SLAB: remove WARN_ON_ONCE for zero sized objects for 2.6.22 release
[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 intializations 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/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
120  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
121  *
122  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
123  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
124  *
125  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
126  */
127
128 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
129 #define DEBUG           1
130 #define STATS           1
131 #define FORCED_DEBUG    1
132 #else
133 #define DEBUG           0
134 #define STATS           0
135 #define FORCED_DEBUG    0
136 #endif
137
138 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
139 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
140
141 #ifndef cache_line_size
142 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
143 #endif
144
145 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
146 /*
147  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
148  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
149  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
150  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
151  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
152  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that increasing this value may disable some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392
393         unsigned int flags;             /* constant flags */
394         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
395
396 /* 4) cache_grow/shrink */
397         /* order of pgs per slab (2^n) */
398         unsigned int gfporder;
399
400         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
401         gfp_t gfpflags;
402
403         size_t colour;                  /* cache colouring range */
404         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
405         struct kmem_cache *slabp_cache;
406         unsigned int slab_size;
407         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
408
409         /* constructor func */
410         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
411
412 /* 5) cache creation/removal */
413         const char *name;
414         struct list_head next;
415
416 /* 6) statistics */
417 #if STATS
418         unsigned long num_active;
419         unsigned long num_allocations;
420         unsigned long high_mark;
421         unsigned long grown;
422         unsigned long reaped;
423         unsigned long errors;
424         unsigned long max_freeable;
425         unsigned long node_allocs;
426         unsigned long node_frees;
427         unsigned long node_overflow;
428         atomic_t allochit;
429         atomic_t allocmiss;
430         atomic_t freehit;
431         atomic_t freemiss;
432 #endif
433 #if DEBUG
434         /*
435          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
436          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
437          * object size including these internal fields, the following two
438          * variables contain the offset to the user object and its size.
439          */
440         int obj_offset;
441         int obj_size;
442 #endif
443         /*
444          * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size
445          * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES
446          * (see kmem_cache_init())
447          * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache
448          * is statically defined, so we reserve the max number of nodes.
449          */
450         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
451         /*
452          * Do not add fields after nodelists[]
453          */
454 };
455
456 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
457 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
458
459 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
460 /*
461  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
462  * cpucache drain/refill cycles.
463  *
464  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
465  * which could lock up otherwise freeable slabs.
466  */
467 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
468 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
469
470 #if STATS
471 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
472 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
473 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
474 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
475 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
476 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
477         do {                                                            \
478                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
479                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
480         } while (0)
481 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
482 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
483 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
484 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
485 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
486         do {                                                            \
487                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
488                         (x)->max_freeable = i;                          \
489         } while (0)
490 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
491 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
492 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
493 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
494 #else
495 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
496 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
498 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
499 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
500 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
501 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
502 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
503 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
504 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
505 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
506 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
507 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
508 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
509 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
510 #endif
511
512 #if DEBUG
513
514 /*
515  * memory layout of objects:
516  * 0            : objp
517  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
518  *              the end of an object is aligned with the end of the real
519  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
520  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
521  *              redzone word.
522  * cachep->obj_offset: The real object.
523  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
524  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
525  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
526  */
527 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
528 {
529         return cachep->obj_offset;
530 }
531
532 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
533 {
534         return cachep->obj_size;
535 }
536
537 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
538 {
539         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
540         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
541                                       sizeof(unsigned long long));
542 }
543
544 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
545 {
546         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
547         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
548                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
549                                               sizeof(unsigned long long) -
550                                               BYTES_PER_WORD);
551         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
552                                        sizeof(unsigned long long));
553 }
554
555 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
556 {
557         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
558         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
559 }
560
561 #else
562
563 #define obj_offset(x)                   0
564 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
565 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
566 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
567 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
568
569 #endif
570
571 /*
572  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
573  */
574 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
575 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
576 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
577
578 /*
579  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
580  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
581  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
582  */
583 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
584 {
585         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
586 }
587
588 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
589 {
590         page = compound_head(page);
591         BUG_ON(!PageSlab(page));
592         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
593 }
594
595 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
596 {
597         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
598 }
599
600 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
601 {
602         BUG_ON(!PageSlab(page));
603         return (struct slab *)page->lru.prev;
604 }
605
606 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
607 {
608         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
609         return page_get_cache(page);
610 }
611
612 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
613 {
614         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
615         return page_get_slab(page);
616 }
617
618 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
619                                  unsigned int idx)
620 {
621         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
622 }
623
624 /*
625  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
626  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
627  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
628  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
629  */
630 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
631                                         const struct slab *slab, void *obj)
632 {
633         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
634         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
635 }
636
637 /*
638  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
639  */
640 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
641 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
642 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
643         CACHE(ULONG_MAX)
644 #undef CACHE
645 };
646 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
647
648 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
649 struct cache_names {
650         char *name;
651         char *name_dma;
652 };
653
654 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
655 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
656 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
657         {NULL,}
658 #undef CACHE
659 };
660
661 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
662     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
663 static struct arraycache_init initarray_generic =
664     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
665
666 /* internal cache of cache description objs */
667 static struct kmem_cache cache_cache = {
668         .batchcount = 1,
669         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
670         .shared = 1,
671         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
672         .name = "kmem_cache",
673 };
674
675 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
676
677 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
678
679 /*
680  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
681  * for other slabs "off slab".
682  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
683  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
684  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
685  *
686  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
687  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
688  * then comes back up during hotplug
689  */
690 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
691 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
692
693 static inline void init_lock_keys(void)
694
695 {
696         int q;
697         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
698
699         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
700                 for_each_node(q) {
701                         struct array_cache **alc;
702                         int r;
703                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
704                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
705                                 continue;
706                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
707                         alc = l3->alien;
708                         /*
709                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
710                          * should go away when common slab code is taught to
711                          * work even without alien caches.
712                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
713                          * for alloc_alien_cache,
714                          */
715                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
716                                 continue;
717                         for_each_node(r) {
718                                 if (alc[r])
719                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
720                                              &on_slab_alc_key);
721                         }
722                 }
723                 s++;
724         }
725 }
726 #else
727 static inline void init_lock_keys(void)
728 {
729 }
730 #endif
731
732 /*
733  * 1. Guard access to the cache-chain.
734  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
735  */
736 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
737 static struct list_head cache_chain;
738
739 /*
740  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
741  * until the general caches are up.
742  */
743 static enum {
744         NONE,
745         PARTIAL_AC,
746         PARTIAL_L3,
747         FULL
748 } g_cpucache_up;
749
750 /*
751  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
752  */
753 int slab_is_available(void)
754 {
755         return g_cpucache_up == FULL;
756 }
757
758 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
759
760 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
761 {
762         return cachep->array[smp_processor_id()];
763 }
764
765 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
766                                                         gfp_t gfpflags)
767 {
768         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
769
770 #if DEBUG
771         /* This happens if someone tries to call
772          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
773          * the generic caches are initialized.
774          */
775         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
776 #endif
777         while (size > csizep->cs_size)
778                 csizep++;
779
780         /*
781          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
782          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
783          * for large kmalloc calls required.
784          */
785 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
786         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
787                 return csizep->cs_dmacachep;
788 #endif
789         return csizep->cs_cachep;
790 }
791
792 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
793 {
794         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
795 }
796
797 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
798 {
799         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
800 }
801
802 /*
803  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
804  */
805 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
806                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
807                            unsigned int *num)
808 {
809         int nr_objs;
810         size_t mgmt_size;
811         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
812
813         /*
814          * The slab management structure can be either off the slab or
815          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
816          * slab is used for:
817          *
818          * - The struct slab
819          * - One kmem_bufctl_t for each object
820          * - Padding to respect alignment of @align
821          * - @buffer_size bytes for each object
822          *
823          * If the slab management structure is off the slab, then the
824          * alignment will already be calculated into the size. Because
825          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
826          * correct alignment when allocated.
827          */
828         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
829                 mgmt_size = 0;
830                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
831
832                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
833                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
834         } else {
835                 /*
836                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
837                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
838                  * least @align. In the worst case, this result will
839                  * be one greater than the number of objects that fit
840                  * into the memory allocation when taking the padding
841                  * into account.
842                  */
843                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
844                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
845
846                 /*
847                  * This calculated number will be either the right
848                  * amount, or one greater than what we want.
849                  */
850                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
851                        > slab_size)
852                         nr_objs--;
853
854                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
855                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
856
857                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
858         }
859         *num = nr_objs;
860         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
861 }
862
863 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
864
865 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
866                         char *msg)
867 {
868         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
869                function, cachep->name, msg);
870         dump_stack();
871 }
872
873 /*
874  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
875  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
876  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
877  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
878  * line
879   */
880
881 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
882 static int __init noaliencache_setup(char *s)
883 {
884         use_alien_caches = 0;
885         return 1;
886 }
887 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
888
889 #ifdef CONFIG_NUMA
890 /*
891  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
892  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
893  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
894  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
895  */
896 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
897
898 static void init_reap_node(int cpu)
899 {
900         int node;
901
902         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
903         if (node == MAX_NUMNODES)
904                 node = first_node(node_online_map);
905
906         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
907 }
908
909 static void next_reap_node(void)
910 {
911         int node = __get_cpu_var(reap_node);
912
913         node = next_node(node, node_online_map);
914         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
915                 node = first_node(node_online_map);
916         __get_cpu_var(reap_node) = node;
917 }
918
919 #else
920 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
921 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
922 #endif
923
924 /*
925  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
926  * via the workqueue/eventd.
927  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
928  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
929  * lock.
930  */
931 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
932 {
933         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
934
935         /*
936          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
937          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
938          * at that time.
939          */
940         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
941                 init_reap_node(cpu);
942                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
943                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
944                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
945         }
946 }
947
948 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
949                                             int batchcount)
950 {
951         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
952         struct array_cache *nc = NULL;
953
954         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
955         if (nc) {
956                 nc->avail = 0;
957                 nc->limit = entries;
958                 nc->batchcount = batchcount;
959                 nc->touched = 0;
960                 spin_lock_init(&nc->lock);
961         }
962         return nc;
963 }
964
965 /*
966  * Transfer objects in one arraycache to another.
967  * Locking must be handled by the caller.
968  *
969  * Return the number of entries transferred.
970  */
971 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
972                 struct array_cache *from, unsigned int max)
973 {
974         /* Figure out how many entries to transfer */
975         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
976
977         if (!nr)
978                 return 0;
979
980         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
981                         sizeof(void *) *nr);
982
983         from->avail -= nr;
984         to->avail += nr;
985         to->touched = 1;
986         return nr;
987 }
988
989 #ifndef CONFIG_NUMA
990
991 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
992 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
993
994 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
995 {
996         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
997 }
998
999 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1000 {
1001 }
1002
1003 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1004 {
1005         return 0;
1006 }
1007
1008 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1009                 gfp_t flags)
1010 {
1011         return NULL;
1012 }
1013
1014 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1015                  gfp_t flags, int nodeid)
1016 {
1017         return NULL;
1018 }
1019
1020 #else   /* CONFIG_NUMA */
1021
1022 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1023 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1024
1025 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1026 {
1027         struct array_cache **ac_ptr;
1028         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1029         int i;
1030
1031         if (limit > 1)
1032                 limit = 12;
1033         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1034         if (ac_ptr) {
1035                 for_each_node(i) {
1036                         if (i == node || !node_online(i)) {
1037                                 ac_ptr[i] = NULL;
1038                                 continue;
1039                         }
1040                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1041                         if (!ac_ptr[i]) {
1042                                 for (i--; i <= 0; i--)
1043                                         kfree(ac_ptr[i]);
1044                                 kfree(ac_ptr);
1045                                 return NULL;
1046                         }
1047                 }
1048         }
1049         return ac_ptr;
1050 }
1051
1052 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1053 {
1054         int i;
1055
1056         if (!ac_ptr)
1057                 return;
1058         for_each_node(i)
1059             kfree(ac_ptr[i]);
1060         kfree(ac_ptr);
1061 }
1062
1063 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1064                                 struct array_cache *ac, int node)
1065 {
1066         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1067
1068         if (ac->avail) {
1069                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1070                 /*
1071                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1072                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1073                  * into the free lists and getting them back later.
1074                  */
1075                 if (rl3->shared)
1076                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1077
1078                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1079                 ac->avail = 0;
1080                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1081         }
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1086  */
1087 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1088 {
1089         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1090
1091         if (l3->alien) {
1092                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1093
1094                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1095                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1096                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1097                 }
1098         }
1099 }
1100
1101 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1102                                 struct array_cache **alien)
1103 {
1104         int i = 0;
1105         struct array_cache *ac;
1106         unsigned long flags;
1107
1108         for_each_online_node(i) {
1109                 ac = alien[i];
1110                 if (ac) {
1111                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1112                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1113                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1114                 }
1115         }
1116 }
1117
1118 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1119 {
1120         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1121         int nodeid = slabp->nodeid;
1122         struct kmem_list3 *l3;
1123         struct array_cache *alien = NULL;
1124         int node;
1125
1126         node = numa_node_id();
1127
1128         /*
1129          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1130          * cache on this cpu.
1131          */
1132         if (likely(slabp->nodeid == node))
1133                 return 0;
1134
1135         l3 = cachep->nodelists[node];
1136         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1137         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1138                 alien = l3->alien[nodeid];
1139                 spin_lock(&alien->lock);
1140                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1141                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1142                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1143                 }
1144                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1145                 spin_unlock(&alien->lock);
1146         } else {
1147                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1148                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1149                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1150         }
1151         return 1;
1152 }
1153 #endif
1154
1155 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1156                                     unsigned long action, void *hcpu)
1157 {
1158         long cpu = (long)hcpu;
1159         struct kmem_cache *cachep;
1160         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1161         int node = cpu_to_node(cpu);
1162         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1163
1164         switch (action) {
1165         case CPU_LOCK_ACQUIRE:
1166                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1167                 break;
1168         case CPU_UP_PREPARE:
1169         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1170                 /*
1171                  * We need to do this right in the beginning since
1172                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1173                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1174                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1175                  */
1176
1177                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1178                         /*
1179                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1180                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1181                          * node has not already allocated this
1182                          */
1183                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1184                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1185                                 if (!l3)
1186                                         goto bad;
1187                                 kmem_list3_init(l3);
1188                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1189                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1190
1191                                 /*
1192                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1193                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1194                                  * protection here.
1195                                  */
1196                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1197                         }
1198
1199                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1200                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1201                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1202                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1203                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1204                 }
1205
1206                 /*
1207                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1208                  * array caches
1209                  */
1210                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1211                         struct array_cache *nc;
1212                         struct array_cache *shared = NULL;
1213                         struct array_cache **alien = NULL;
1214
1215                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1216                                                 cachep->batchcount);
1217                         if (!nc)
1218                                 goto bad;
1219                         if (cachep->shared) {
1220                                 shared = alloc_arraycache(node,
1221                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1222                                         0xbaadf00d);
1223                                 if (!shared)
1224                                         goto bad;
1225                         }
1226                         if (use_alien_caches) {
1227                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1228                                 if (!alien)
1229                                         goto bad;
1230                         }
1231                         cachep->array[cpu] = nc;
1232                         l3 = cachep->nodelists[node];
1233                         BUG_ON(!l3);
1234
1235                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1236                         if (!l3->shared) {
1237                                 /*
1238                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1239                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1240                                  */
1241                                 l3->shared = shared;
1242                                 shared = NULL;
1243                         }
1244 #ifdef CONFIG_NUMA
1245                         if (!l3->alien) {
1246                                 l3->alien = alien;
1247                                 alien = NULL;
1248                         }
1249 #endif
1250                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1251                         kfree(shared);
1252                         free_alien_cache(alien);
1253                 }
1254                 break;
1255         case CPU_ONLINE:
1256         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1257                 start_cpu_timer(cpu);
1258                 break;
1259 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1260         case CPU_DOWN_PREPARE:
1261         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1262                 /*
1263                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1264                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1265                  * anything expensive but will only modify reap_work
1266                  * and reschedule the timer.
1267                 */
1268                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1269                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1270                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1271                 break;
1272         case CPU_DOWN_FAILED:
1273         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1274                 start_cpu_timer(cpu);
1275                 break;
1276         case CPU_DEAD:
1277         case CPU_DEAD_FROZEN:
1278                 /*
1279                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1280                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1281                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1282                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1283                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1284                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1285                  */
1286                 /* fall thru */
1287 #endif
1288         case CPU_UP_CANCELED:
1289         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1290                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1291                         struct array_cache *nc;
1292                         struct array_cache *shared;
1293                         struct array_cache **alien;
1294                         cpumask_t mask;
1295
1296                         mask = node_to_cpumask(node);
1297                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1298                         nc = cachep->array[cpu];
1299                         cachep->array[cpu] = NULL;
1300                         l3 = cachep->nodelists[node];
1301
1302                         if (!l3)
1303                                 goto free_array_cache;
1304
1305                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1306
1307                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1308                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1309                         if (nc)
1310                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1311
1312                         if (!cpus_empty(mask)) {
1313                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1314                                 goto free_array_cache;
1315                         }
1316
1317                         shared = l3->shared;
1318                         if (shared) {
1319                                 free_block(cachep, shared->entry,
1320                                            shared->avail, node);
1321                                 l3->shared = NULL;
1322                         }
1323
1324                         alien = l3->alien;
1325                         l3->alien = NULL;
1326
1327                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1328
1329                         kfree(shared);
1330                         if (alien) {
1331                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1332                                 free_alien_cache(alien);
1333                         }
1334 free_array_cache:
1335                         kfree(nc);
1336                 }
1337                 /*
1338                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1339                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1340                  * shrink each nodelist to its limit.
1341                  */
1342                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1343                         l3 = cachep->nodelists[node];
1344                         if (!l3)
1345                                 continue;
1346                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1347                 }
1348                 break;
1349         case CPU_LOCK_RELEASE:
1350                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1351                 break;
1352         }
1353         return NOTIFY_OK;
1354 bad:
1355         return NOTIFY_BAD;
1356 }
1357
1358 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1359         &cpuup_callback, NULL, 0
1360 };
1361
1362 /*
1363  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1364  */
1365 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1366                         int nodeid)
1367 {
1368         struct kmem_list3 *ptr;
1369
1370         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1371         BUG_ON(!ptr);
1372
1373         local_irq_disable();
1374         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1375         /*
1376          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1377          */
1378         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1379
1380         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1381         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1382         local_irq_enable();
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1387  * before smp_init().
1388  */
1389 void __init kmem_cache_init(void)
1390 {
1391         size_t left_over;
1392         struct cache_sizes *sizes;
1393         struct cache_names *names;
1394         int i;
1395         int order;
1396         int node;
1397
1398         if (num_possible_nodes() == 1)
1399                 use_alien_caches = 0;
1400
1401         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1402                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1403                 if (i < MAX_NUMNODES)
1404                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1405         }
1406
1407         /*
1408          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1409          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1410          */
1411         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1412                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1413
1414         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1415          * from caches that do not exist yet:
1416          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1417          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1418          *    cache_cache is statically allocated.
1419          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1420          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1421          *    array at the end of the bootstrap.
1422          * 2) Create the first kmalloc cache.
1423          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1424          *    An __init data area is used for the head array.
1425          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1426          *    head arrays.
1427          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1428          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1429          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1430          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1431          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1432          */
1433
1434         node = numa_node_id();
1435
1436         /* 1) create the cache_cache */
1437         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1438         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1439         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1440         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1441         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1442
1443         /*
1444          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1445          * can be less than MAX_NUMNODES.
1446          */
1447         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1448                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1449 #if DEBUG
1450         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1451 #endif
1452         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1453                                         cache_line_size());
1454         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1455                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1456
1457         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1458                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1459                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1460                 if (cache_cache.num)
1461                         break;
1462         }
1463         BUG_ON(!cache_cache.num);
1464         cache_cache.gfporder = order;
1465         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1466         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1467                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1468
1469         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1470         sizes = malloc_sizes;
1471         names = cache_names;
1472
1473         /*
1474          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1475          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1476          * bug.
1477          */
1478
1479         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1480                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1481                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1482                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1483                                         NULL, NULL);
1484
1485         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1486                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1487                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1488                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1489                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1490                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1491                                 NULL, NULL);
1492         }
1493
1494         slab_early_init = 0;
1495
1496         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1497                 /*
1498                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1499                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1500                  * eliminates "false sharing".
1501                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1502                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1503                  */
1504                 if (!sizes->cs_cachep) {
1505                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1506                                         sizes->cs_size,
1507                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1508                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1509                                         NULL, NULL);
1510                 }
1511 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1512                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1513                                         names->name_dma,
1514                                         sizes->cs_size,
1515                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1516                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1517                                                 SLAB_PANIC,
1518                                         NULL, NULL);
1519 #endif
1520                 sizes++;
1521                 names++;
1522         }
1523         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1524         {
1525                 struct array_cache *ptr;
1526
1527                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1528
1529                 local_irq_disable();
1530                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1531                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1532                        sizeof(struct arraycache_init));
1533                 /*
1534                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1535                  */
1536                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1537
1538                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1539                 local_irq_enable();
1540
1541                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1542
1543                 local_irq_disable();
1544                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1545                        != &initarray_generic.cache);
1546                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1547                        sizeof(struct arraycache_init));
1548                 /*
1549                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1550                  */
1551                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1552
1553                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1554                     ptr;
1555                 local_irq_enable();
1556         }
1557         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1558         {
1559                 int nid;
1560
1561                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1562                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1563
1564                 for_each_online_node(nid) {
1565                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1566                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1567
1568                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1569                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1570                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1571                         }
1572                 }
1573         }
1574
1575         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1576         {
1577                 struct kmem_cache *cachep;
1578                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1579                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1580                         if (enable_cpucache(cachep))
1581                                 BUG();
1582                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1583         }
1584
1585         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1586         init_lock_keys();
1587
1588
1589         /* Done! */
1590         g_cpucache_up = FULL;
1591
1592         /*
1593          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1594          * cpu_cache_get for all new cpus
1595          */
1596         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1597
1598         /*
1599          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1600          * of the kernel is not yet operational.
1601          */
1602 }
1603
1604 static int __init cpucache_init(void)
1605 {
1606         int cpu;
1607
1608         /*
1609          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1610          */
1611         for_each_online_cpu(cpu)
1612                 start_cpu_timer(cpu);
1613         return 0;
1614 }
1615 __initcall(cpucache_init);
1616
1617 /*
1618  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1619  *
1620  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1621  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1622  * would be relatively rare and ignorable.
1623  */
1624 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1625 {
1626         struct page *page;
1627         int nr_pages;
1628         int i;
1629
1630 #ifndef CONFIG_MMU
1631         /*
1632          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1633          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1634          */
1635         flags |= __GFP_COMP;
1636 #endif
1637
1638         flags |= cachep->gfpflags;
1639
1640         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1641         if (!page)
1642                 return NULL;
1643
1644         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1645         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1646                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1647                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1648         else
1649                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1650                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1651         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1652                 __SetPageSlab(page + i);
1653         return page_address(page);
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Interface to system's page release.
1658  */
1659 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1660 {
1661         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1662         struct page *page = virt_to_page(addr);
1663         const unsigned long nr_freed = i;
1664
1665         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1666                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1667                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1668         else
1669                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1670                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1671         while (i--) {
1672                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1673                 __ClearPageSlab(page);
1674                 page++;
1675         }
1676         if (current->reclaim_state)
1677                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1678         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1679 }
1680
1681 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1682 {
1683         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1684         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1685
1686         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1687         if (OFF_SLAB(cachep))
1688                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1689 }
1690
1691 #if DEBUG
1692
1693 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1694 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1695                             unsigned long caller)
1696 {
1697         int size = obj_size(cachep);
1698
1699         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1700
1701         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1702                 return;
1703
1704         *addr++ = 0x12345678;
1705         *addr++ = caller;
1706         *addr++ = smp_processor_id();
1707         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1708         {
1709                 unsigned long *sptr = &caller;
1710                 unsigned long svalue;
1711
1712                 while (!kstack_end(sptr)) {
1713                         svalue = *sptr++;
1714                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1715                                 *addr++ = svalue;
1716                                 size -= sizeof(unsigned long);
1717                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1718                                         break;
1719                         }
1720                 }
1721
1722         }
1723         *addr++ = 0x87654321;
1724 }
1725 #endif
1726
1727 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1728 {
1729         int size = obj_size(cachep);
1730         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1731
1732         memset(addr, val, size);
1733         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1734 }
1735
1736 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1737 {
1738         int i;
1739         unsigned char error = 0;
1740         int bad_count = 0;
1741
1742         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1743         for (i = 0; i < limit; i++) {
1744                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1745                         error = data[offset + i];
1746                         bad_count++;
1747                 }
1748                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1749         }
1750         printk("\n");
1751
1752         if (bad_count == 1) {
1753                 error ^= POISON_FREE;
1754                 if (!(error & (error - 1))) {
1755                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1756                                         "bad RAM.\n");
1757 #ifdef CONFIG_X86
1758                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1759                                         "test tool.\n");
1760 #else
1761                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1762 #endif
1763                 }
1764         }
1765 }
1766 #endif
1767
1768 #if DEBUG
1769
1770 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1771 {
1772         int i, size;
1773         char *realobj;
1774
1775         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1776                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1777                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1778                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1779         }
1780
1781         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1782                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1783                         *dbg_userword(cachep, objp));
1784                 print_symbol("(%s)",
1785                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1786                 printk("\n");
1787         }
1788         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1789         size = obj_size(cachep);
1790         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1791                 int limit;
1792                 limit = 16;
1793                 if (i + limit > size)
1794                         limit = size - i;
1795                 dump_line(realobj, i, limit);
1796         }
1797 }
1798
1799 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1800 {
1801         char *realobj;
1802         int size, i;
1803         int lines = 0;
1804
1805         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1806         size = obj_size(cachep);
1807
1808         for (i = 0; i < size; i++) {
1809                 char exp = POISON_FREE;
1810                 if (i == size - 1)
1811                         exp = POISON_END;
1812                 if (realobj[i] != exp) {
1813                         int limit;
1814                         /* Mismatch ! */
1815                         /* Print header */
1816                         if (lines == 0) {
1817                                 printk(KERN_ERR
1818                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1819                                         cachep->name, realobj, size);
1820                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1821                         }
1822                         /* Hexdump the affected line */
1823                         i = (i / 16) * 16;
1824                         limit = 16;
1825                         if (i + limit > size)
1826                                 limit = size - i;
1827                         dump_line(realobj, i, limit);
1828                         i += 16;
1829                         lines++;
1830                         /* Limit to 5 lines */
1831                         if (lines > 5)
1832                                 break;
1833                 }
1834         }
1835         if (lines != 0) {
1836                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1837                  * exist:
1838                  */
1839                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1840                 unsigned int objnr;
1841
1842                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1843                 if (objnr) {
1844                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1845                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1846                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1847                                realobj, size);
1848                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1849                 }
1850                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1851                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1852                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1853                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1854                                realobj, size);
1855                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1856                 }
1857         }
1858 }
1859 #endif
1860
1861 #if DEBUG
1862 /**
1863  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1864  * @cachep: cache pointer being destroyed
1865  * @slabp: slab pointer being destroyed
1866  *
1867  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1868  * destroyed.
1869  */
1870 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1871 {
1872         int i;
1873         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1874                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1875
1876                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1877 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1878                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1879                                         OFF_SLAB(cachep))
1880                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1881                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1882                         else
1883                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1884 #else
1885                         check_poison_obj(cachep, objp);
1886 #endif
1887                 }
1888                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1889                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1890                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1891                                            "was overwritten");
1892                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1893                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1894                                            "was overwritten");
1895                 }
1896         }
1897 }
1898 #else
1899 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1900 {
1901 }
1902 #endif
1903
1904 /**
1905  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1906  * @cachep: cache pointer being destroyed
1907  * @slabp: slab pointer being destroyed
1908  *
1909  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1910  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1911  * cache-lock is not held/needed.
1912  */
1913 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1914 {
1915         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1916
1917         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1918         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1919                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1920
1921                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1922                 slab_rcu->cachep = cachep;
1923                 slab_rcu->addr = addr;
1924                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1925         } else {
1926                 kmem_freepages(cachep, addr);
1927                 if (OFF_SLAB(cachep))
1928                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1929         }
1930 }
1931
1932 /*
1933  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1934  * size of kmem_list3.
1935  */
1936 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1937 {
1938         int node;
1939
1940         for_each_online_node(node) {
1941                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1942                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1943                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1944                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1945         }
1946 }
1947
1948 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1949 {
1950         int i;
1951         struct kmem_list3 *l3;
1952
1953         for_each_online_cpu(i)
1954             kfree(cachep->array[i]);
1955
1956         /* NUMA: free the list3 structures */
1957         for_each_online_node(i) {
1958                 l3 = cachep->nodelists[i];
1959                 if (l3) {
1960                         kfree(l3->shared);
1961                         free_alien_cache(l3->alien);
1962                         kfree(l3);
1963                 }
1964         }
1965         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1966 }
1967
1968
1969 /**
1970  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1971  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1972  * @size: size of objects to be created in this cache.
1973  * @align: required alignment for the objects.
1974  * @flags: slab allocation flags
1975  *
1976  * Also calculates the number of objects per slab.
1977  *
1978  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1979  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1980  * towards high-order requests, this should be changed.
1981  */
1982 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1983                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1984 {
1985         unsigned long offslab_limit;
1986         size_t left_over = 0;
1987         int gfporder;
1988
1989         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1990                 unsigned int num;
1991                 size_t remainder;
1992
1993                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1994                 if (!num)
1995                         continue;
1996
1997                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1998                         /*
1999                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2000                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2001                          * looping condition in cache_grow().
2002                          */
2003                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2004                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2005
2006                         if (num > offslab_limit)
2007                                 break;
2008                 }
2009
2010                 /* Found something acceptable - save it away */
2011                 cachep->num = num;
2012                 cachep->gfporder = gfporder;
2013                 left_over = remainder;
2014
2015                 /*
2016                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2017                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2018                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2019                  */
2020                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2021                         break;
2022
2023                 /*
2024                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2025                  * currently bad for the gfp()s.
2026                  */
2027                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2028                         break;
2029
2030                 /*
2031                  * Acceptable internal fragmentation?
2032                  */
2033                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2034                         break;
2035         }
2036         return left_over;
2037 }
2038
2039 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2040 {
2041         if (g_cpucache_up == FULL)
2042                 return enable_cpucache(cachep);
2043
2044         if (g_cpucache_up == NONE) {
2045                 /*
2046                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2047                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2048                  * further caches will BUG().
2049                  */
2050                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2051
2052                 /*
2053                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2054                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2055                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2056                  */
2057                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2058                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2059                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2060                 else
2061                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2062         } else {
2063                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2064                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2065
2066                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2067                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2068                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2069                 } else {
2070                         int node;
2071                         for_each_online_node(node) {
2072                                 cachep->nodelists[node] =
2073                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2074                                                 GFP_KERNEL, node);
2075                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2076                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2077                         }
2078                 }
2079         }
2080         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2081                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2082                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2083
2084         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2085         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2086         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2087         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2088         cachep->batchcount = 1;
2089         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2090         return 0;
2091 }
2092
2093 /**
2094  * kmem_cache_create - Create a cache.
2095  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2096  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2097  * @align: The required alignment for the objects.
2098  * @flags: SLAB flags
2099  * @ctor: A constructor for the objects.
2100  * @dtor: A destructor for the objects (not implemented anymore).
2101  *
2102  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2103  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2104  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2105  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2106  *
2107  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2108  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2109  *
2110  * The flags are
2111  *
2112  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2113  * to catch references to uninitialised memory.
2114  *
2115  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2116  * for buffer overruns.
2117  *
2118  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2119  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2120  * as davem.
2121  */
2122 struct kmem_cache *
2123 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2124         unsigned long flags,
2125         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2126         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2127 {
2128         size_t left_over, slab_size, ralign;
2129         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2130
2131         /*
2132          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2133          */
2134         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2135             size > KMALLOC_MAX_SIZE || dtor) {
2136                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2137                                 name);
2138                 BUG();
2139         }
2140
2141         /*
2142          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2143          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2144          */
2145         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2146
2147         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2148                 char tmp;
2149                 int res;
2150
2151                 /*
2152                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2153                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2154                  * area of the module.  Print a warning.
2155                  */
2156                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2157                 if (res) {
2158                         printk(KERN_ERR
2159                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2160                                pc->buffer_size);
2161                         continue;
2162                 }
2163
2164                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2165                         printk(KERN_ERR
2166                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2167                         dump_stack();
2168                         goto oops;
2169                 }
2170         }
2171
2172 #if DEBUG
2173         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2174 #if FORCED_DEBUG
2175         /*
2176          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2177          * large objects, if the increased size would increase the object size
2178          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2179          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2180          */
2181         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2182                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2183         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2184                 flags |= SLAB_POISON;
2185 #endif
2186         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2187                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2188 #endif
2189         /*
2190          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2191          * isn't available.
2192          */
2193         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2194
2195         /*
2196          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2197          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2198          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2199          */
2200         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2201                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2202                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2203         }
2204
2205         /* calculate the final buffer alignment: */
2206
2207         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2208         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2209                 /*
2210                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2211                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2212                  * one cacheline.
2213                  */
2214                 ralign = cache_line_size();
2215                 while (size <= ralign / 2)
2216                         ralign /= 2;
2217         } else {
2218                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2219         }
2220
2221         /*
2222          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2223          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2224          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2225          */
2226         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2227                 ralign = __alignof__(unsigned long long);
2228
2229         /* 2) arch mandated alignment */
2230         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2231                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2232         }
2233         /* 3) caller mandated alignment */
2234         if (ralign < align) {
2235                 ralign = align;
2236         }
2237         /* disable debug if necessary */
2238         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2239                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2240         /*
2241          * 4) Store it.
2242          */
2243         align = ralign;
2244
2245         /* Get cache's description obj. */
2246         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2247         if (!cachep)
2248                 goto oops;
2249
2250 #if DEBUG
2251         cachep->obj_size = size;
2252
2253         /*
2254          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2255          * into align above.
2256          */
2257         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2258                 /* add space for red zone words */
2259                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2260                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2261         }
2262         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2263                 /* user store requires one word storage behind the end of
2264                  * the real object.
2265                  */
2266                 size += BYTES_PER_WORD;
2267         }
2268 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2269         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2270             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2271                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2272                 size = PAGE_SIZE;
2273         }
2274 #endif
2275 #endif
2276
2277         /*
2278          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2279          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2280          * it too early on.)
2281          */
2282         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2283                 /*
2284                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2285                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2286                  */
2287                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2288
2289         size = ALIGN(size, align);
2290
2291         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2292
2293         if (!cachep->num) {
2294                 printk(KERN_ERR
2295                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2296                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2297                 cachep = NULL;
2298                 goto oops;
2299         }
2300         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2301                           + sizeof(struct slab), align);
2302
2303         /*
2304          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2305          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2306          */
2307         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2308                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2309                 left_over -= slab_size;
2310         }
2311
2312         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2313                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2314                 slab_size =
2315                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2316         }
2317
2318         cachep->colour_off = cache_line_size();
2319         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2320         if (cachep->colour_off < align)
2321                 cachep->colour_off = align;
2322         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2323         cachep->slab_size = slab_size;
2324         cachep->flags = flags;
2325         cachep->gfpflags = 0;
2326         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2327                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2328         cachep->buffer_size = size;
2329         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2330
2331         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2332                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2333                 /*
2334                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2335                  * But since we go off slab only for object size greater than
2336                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2337                  * this should not happen at all.
2338                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2339                  */
2340                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2341         }
2342         cachep->ctor = ctor;
2343         cachep->name = name;
2344
2345         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2346                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2347                 cachep = NULL;
2348                 goto oops;
2349         }
2350
2351         /* cache setup completed, link it into the list */
2352         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2353 oops:
2354         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2355                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2356                       name);
2357         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2358         return cachep;
2359 }
2360 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2361
2362 #if DEBUG
2363 static void check_irq_off(void)
2364 {
2365         BUG_ON(!irqs_disabled());
2366 }
2367
2368 static void check_irq_on(void)
2369 {
2370         BUG_ON(irqs_disabled());
2371 }
2372
2373 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2374 {
2375 #ifdef CONFIG_SMP
2376         check_irq_off();
2377         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2378 #endif
2379 }
2380
2381 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2382 {
2383 #ifdef CONFIG_SMP
2384         check_irq_off();
2385         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2386 #endif
2387 }
2388
2389 #else
2390 #define check_irq_off() do { } while(0)
2391 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2392 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2393 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2394 #endif
2395
2396 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2397                         struct array_cache *ac,
2398                         int force, int node);
2399
2400 static void do_drain(void *arg)
2401 {
2402         struct kmem_cache *cachep = arg;
2403         struct array_cache *ac;
2404         int node = numa_node_id();
2405
2406         check_irq_off();
2407         ac = cpu_cache_get(cachep);
2408         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2409         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2410         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2411         ac->avail = 0;
2412 }
2413
2414 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2415 {
2416         struct kmem_list3 *l3;
2417         int node;
2418
2419         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2420         check_irq_on();
2421         for_each_online_node(node) {
2422                 l3 = cachep->nodelists[node];
2423                 if (l3 && l3->alien)
2424                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2425         }
2426
2427         for_each_online_node(node) {
2428                 l3 = cachep->nodelists[node];
2429                 if (l3)
2430                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2431         }
2432 }
2433
2434 /*
2435  * Remove slabs from the list of free slabs.
2436  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2437  *
2438  * Returns the actual number of slabs released.
2439  */
2440 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2441                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2442 {
2443         struct list_head *p;
2444         int nr_freed;
2445         struct slab *slabp;
2446
2447         nr_freed = 0;
2448         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2449
2450                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2451                 p = l3->slabs_free.prev;
2452                 if (p == &l3->slabs_free) {
2453                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2454                         goto out;
2455                 }
2456
2457                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2458 #if DEBUG
2459                 BUG_ON(slabp->inuse);
2460 #endif
2461                 list_del(&slabp->list);
2462                 /*
2463                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2464                  * to the cache.
2465                  */
2466                 l3->free_objects -= cache->num;
2467                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2468                 slab_destroy(cache, slabp);
2469                 nr_freed++;
2470         }
2471 out:
2472         return nr_freed;
2473 }
2474
2475 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2476 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2477 {
2478         int ret = 0, i = 0;
2479         struct kmem_list3 *l3;
2480
2481         drain_cpu_caches(cachep);
2482
2483         check_irq_on();
2484         for_each_online_node(i) {
2485                 l3 = cachep->nodelists[i];
2486                 if (!l3)
2487                         continue;
2488
2489                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2490
2491                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2492                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2493         }
2494         return (ret ? 1 : 0);
2495 }
2496
2497 /**
2498  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2499  * @cachep: The cache to shrink.
2500  *
2501  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2502  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2503  */
2504 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2505 {
2506         int ret;
2507         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2508
2509         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2510         ret = __cache_shrink(cachep);
2511         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
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         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2538         /*
2539          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2540          */
2541         list_del(&cachep->next);
2542         if (__cache_shrink(cachep)) {
2543                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2544                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2545                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2546                 return;
2547         }
2548
2549         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2550                 synchronize_rcu();
2551
2552         __kmem_cache_destroy(cachep);
2553         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2554 }
2555 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2556
2557 /*
2558  * Get the memory for a slab management obj.
2559  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2560  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2561  * come from the same cache which is getting created because,
2562  * when we are searching for an appropriate cache for these
2563  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2564  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2565  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2566  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2567  */
2568 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2569                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2570                                    int nodeid)
2571 {
2572         struct slab *slabp;
2573
2574         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2575                 /* Slab management obj is off-slab. */
2576                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2577                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2578                 if (!slabp)
2579                         return NULL;
2580         } else {
2581                 slabp = objp + colour_off;
2582                 colour_off += cachep->slab_size;
2583         }
2584         slabp->inuse = 0;
2585         slabp->colouroff = colour_off;
2586         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2587         slabp->nodeid = nodeid;
2588         return slabp;
2589 }
2590
2591 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2592 {
2593         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2594 }
2595
2596 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2597                             struct slab *slabp)
2598 {
2599         int i;
2600
2601         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2602                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2603 #if DEBUG
2604                 /* need to poison the objs? */
2605                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2606                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2607                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2608                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2609
2610                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2611                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2612                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2613                 }
2614                 /*
2615                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2616                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2617                  * They must also be threaded.
2618                  */
2619                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2620                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2621                                      0);
2622
2623                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2624                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2625                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2626                                            " end of an object");
2627                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2628                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2629                                            " start of an object");
2630                 }
2631                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2632                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2633                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2634                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2635 #else
2636                 if (cachep->ctor)
2637                         cachep->ctor(objp, cachep, 0);
2638 #endif
2639                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2640         }
2641         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2642         slabp->free = 0;
2643 }
2644
2645 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2646 {
2647         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2648                 if (flags & GFP_DMA)
2649                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2650                 else
2651                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2652         }
2653 }
2654
2655 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2656                                 int nodeid)
2657 {
2658         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2659         kmem_bufctl_t next;
2660
2661         slabp->inuse++;
2662         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2663 #if DEBUG
2664         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2665         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2666 #endif
2667         slabp->free = next;
2668
2669         return objp;
2670 }
2671
2672 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2673                                 void *objp, int nodeid)
2674 {
2675         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2676
2677 #if DEBUG
2678         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2679         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2680
2681         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2682                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2683                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2684                 BUG();
2685         }
2686 #endif
2687         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2688         slabp->free = objnr;
2689         slabp->inuse--;
2690 }
2691
2692 /*
2693  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2694  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2695  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2696  */
2697 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2698                            void *addr)
2699 {
2700         int nr_pages;
2701         struct page *page;
2702
2703         page = virt_to_page(addr);
2704
2705         nr_pages = 1;
2706         if (likely(!PageCompound(page)))
2707                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2708
2709         do {
2710                 page_set_cache(page, cache);
2711                 page_set_slab(page, slab);
2712                 page++;
2713         } while (--nr_pages);
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2718  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2719  */
2720 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2721                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2722 {
2723         struct slab *slabp;
2724         size_t offset;
2725         gfp_t local_flags;
2726         struct kmem_list3 *l3;
2727
2728         /*
2729          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2730          * critical path in kmem_cache_alloc().
2731          */
2732         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK));
2733
2734         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2735         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2736         check_irq_off();
2737         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2738         spin_lock(&l3->list_lock);
2739
2740         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2741         offset = l3->colour_next;
2742         l3->colour_next++;
2743         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2744                 l3->colour_next = 0;
2745         spin_unlock(&l3->list_lock);
2746
2747         offset *= cachep->colour_off;
2748
2749         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2750                 local_irq_enable();
2751
2752         /*
2753          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2754          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2755          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2756          * will eventually be caught here (where it matters).
2757          */
2758         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2759
2760         /*
2761          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2762          * 'nodeid'.
2763          */
2764         if (!objp)
2765                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2766         if (!objp)
2767                 goto failed;
2768
2769         /* Get slab management. */
2770         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2771                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2772         if (!slabp)
2773                 goto opps1;
2774
2775         slabp->nodeid = nodeid;
2776         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2777
2778         cache_init_objs(cachep, slabp);
2779
2780         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2781                 local_irq_disable();
2782         check_irq_off();
2783         spin_lock(&l3->list_lock);
2784
2785         /* Make slab active. */
2786         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2787         STATS_INC_GROWN(cachep);
2788         l3->free_objects += cachep->num;
2789         spin_unlock(&l3->list_lock);
2790         return 1;
2791 opps1:
2792         kmem_freepages(cachep, objp);
2793 failed:
2794         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2795                 local_irq_disable();
2796         return 0;
2797 }
2798
2799 #if DEBUG
2800
2801 /*
2802  * Perform extra freeing checks:
2803  * - detect bad pointers.
2804  * - POISON/RED_ZONE checking
2805  */
2806 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2807 {
2808         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2809                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2810                        (unsigned long)objp);
2811                 BUG();
2812         }
2813 }
2814
2815 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2816 {
2817         unsigned long long redzone1, redzone2;
2818
2819         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2820         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2821
2822         /*
2823          * Redzone is ok.
2824          */
2825         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2826                 return;
2827
2828         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2829                 slab_error(cache, "double free detected");
2830         else
2831                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2832
2833         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2834                         obj, redzone1, redzone2);
2835 }
2836
2837 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2838                                    void *caller)
2839 {
2840         struct page *page;
2841         unsigned int objnr;
2842         struct slab *slabp;
2843
2844         objp -= obj_offset(cachep);
2845         kfree_debugcheck(objp);
2846         page = virt_to_head_page(objp);
2847
2848         slabp = page_get_slab(page);
2849
2850         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2851                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2852                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2853                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2854         }
2855         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2856                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2857
2858         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2859
2860         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2861         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2862
2863 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2864         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2865 #endif
2866         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2867 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2868                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2869                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2870                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2871                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2872                 } else {
2873                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2874                 }
2875 #else
2876                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2877 #endif
2878         }
2879         return objp;
2880 }
2881
2882 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2883 {
2884         kmem_bufctl_t i;
2885         int entries = 0;
2886
2887         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2888         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2889                 entries++;
2890                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2891                         goto bad;
2892         }
2893         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2894 bad:
2895                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2896                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2897                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2898                 for (i = 0;
2899                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2900                      i++) {
2901                         if (i % 16 == 0)
2902                                 printk("\n%03x:", i);
2903                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2904                 }
2905                 printk("\n");
2906                 BUG();
2907         }
2908 }
2909 #else
2910 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2911 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2912 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2913 #endif
2914
2915 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2916 {
2917         int batchcount;
2918         struct kmem_list3 *l3;
2919         struct array_cache *ac;
2920         int node;
2921
2922         node = numa_node_id();
2923
2924         check_irq_off();
2925         ac = cpu_cache_get(cachep);
2926 retry:
2927         batchcount = ac->batchcount;
2928         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2929                 /*
2930                  * If there was little recent activity on this cache, then
2931                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2932                  * refill bouncing.
2933                  */
2934                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2935         }
2936         l3 = cachep->nodelists[node];
2937
2938         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2939         spin_lock(&l3->list_lock);
2940
2941         /* See if we can refill from the shared array */
2942         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2943                 goto alloc_done;
2944
2945         while (batchcount > 0) {
2946                 struct list_head *entry;
2947                 struct slab *slabp;
2948                 /* Get slab alloc is to come from. */
2949                 entry = l3->slabs_partial.next;
2950                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2951                         l3->free_touched = 1;
2952                         entry = l3->slabs_free.next;
2953                         if (entry == &l3->slabs_free)
2954                                 goto must_grow;
2955                 }
2956
2957                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2958                 check_slabp(cachep, slabp);
2959                 check_spinlock_acquired(cachep);
2960
2961                 /*
2962                  * The slab was either on partial or free list so
2963                  * there must be at least one object available for
2964                  * allocation.
2965                  */
2966                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
2967
2968                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2969                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2970                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2971                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2972
2973                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2974                                                             node);
2975                 }
2976                 check_slabp(cachep, slabp);
2977
2978                 /* move slabp to correct slabp list: */
2979                 list_del(&slabp->list);
2980                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2981                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2982                 else
2983                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2984         }
2985
2986 must_grow:
2987         l3->free_objects -= ac->avail;
2988 alloc_done:
2989         spin_unlock(&l3->list_lock);
2990
2991         if (unlikely(!ac->avail)) {
2992                 int x;
2993                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
2994
2995                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2996                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2997                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
2998                         return NULL;
2999
3000                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3001                         goto retry;
3002         }
3003         ac->touched = 1;
3004         return ac->entry[--ac->avail];
3005 }
3006
3007 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3008                                                 gfp_t flags)
3009 {
3010         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3011 #if DEBUG
3012         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3013 #endif
3014 }
3015
3016 #if DEBUG
3017 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3018                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3019 {
3020         if (!objp)
3021                 return objp;
3022         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3023 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3024                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3025                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3026                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3027                 else
3028                         check_poison_obj(cachep, objp);
3029 #else
3030                 check_poison_obj(cachep, objp);
3031 #endif
3032                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3033         }
3034         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3035                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3036
3037         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3038                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3039                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3040                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3041                                                 " object was overwritten");
3042                         printk(KERN_ERR
3043                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3044                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3045                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3046                 }
3047                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3048                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3049         }
3050 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3051         {
3052                 struct slab *slabp;
3053                 unsigned objnr;
3054
3055                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3056                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3057                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3058         }
3059 #endif
3060         objp += obj_offset(cachep);
3061         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3062                 cachep->ctor(objp, cachep, 0);
3063 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3064         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3065                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3066                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3067         }
3068 #endif
3069         return objp;
3070 }
3071 #else
3072 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3073 #endif
3074
3075 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3076
3077 static struct failslab_attr {
3078
3079         struct fault_attr attr;
3080
3081         u32 ignore_gfp_wait;
3082 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3083         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3084 #endif
3085
3086 } failslab = {
3087         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3088         .ignore_gfp_wait = 1,
3089 };
3090
3091 static int __init setup_failslab(char *str)
3092 {
3093         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3094 }
3095 __setup("failslab=", setup_failslab);
3096
3097 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3098 {
3099         if (cachep == &cache_cache)
3100                 return 0;
3101         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3102                 return 0;
3103         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3104                 return 0;
3105
3106         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3107 }
3108
3109 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3110
3111 static int __init failslab_debugfs(void)
3112 {
3113         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3114         struct dentry *dir;
3115         int err;
3116
3117         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3118         if (err)
3119                 return err;
3120         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3121
3122         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3123                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3124                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3125
3126         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3127                 err = -ENOMEM;
3128                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3129                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3130         }
3131
3132         return err;
3133 }
3134
3135 late_initcall(failslab_debugfs);
3136
3137 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3138
3139 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3140
3141 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3142 {
3143         return 0;
3144 }
3145
3146 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3147
3148 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3149 {
3150         void *objp;
3151         struct array_cache *ac;
3152
3153         check_irq_off();
3154
3155         ac = cpu_cache_get(cachep);
3156         if (likely(ac->avail)) {
3157                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3158                 ac->touched = 1;
3159                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3160         } else {
3161                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3162                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3163         }
3164         return objp;
3165 }
3166
3167 #ifdef CONFIG_NUMA
3168 /*
3169  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3170  *
3171  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3172  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3173  */
3174 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3175 {
3176         int nid_alloc, nid_here;
3177
3178         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3179                 return NULL;
3180         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3181         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3182                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3183         else if (current->mempolicy)
3184                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3185         if (nid_alloc != nid_here)
3186                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3187         return NULL;
3188 }
3189
3190 /*
3191  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3192  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3193  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3194  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3195  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3196  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3197  */
3198 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3199 {
3200         struct zonelist *zonelist;
3201         gfp_t local_flags;
3202         struct zone **z;
3203         void *obj = NULL;
3204         int nid;
3205
3206         if (flags & __GFP_THISNODE)
3207                 return NULL;
3208
3209         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3210                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3211         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3212
3213 retry:
3214         /*
3215          * Look through allowed nodes for objects available
3216          * from existing per node queues.
3217          */
3218         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3219                 nid = zone_to_nid(*z);
3220
3221                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3222                         cache->nodelists[nid] &&
3223                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3224                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3225                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3226         }
3227
3228         if (!obj) {
3229                 /*
3230                  * This allocation will be performed within the constraints
3231                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3232                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3233                  * set and go into memory reserves if necessary.
3234                  */
3235                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3236                         local_irq_enable();
3237                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3238                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3239                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3240                         local_irq_disable();
3241                 if (obj) {
3242                         /*
3243                          * Insert into the appropriate per node queues
3244                          */
3245                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3246                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3247                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3248                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3249                                 if (!obj)
3250                                         /*
3251                                          * Another processor may allocate the
3252                                          * objects in the slab since we are
3253                                          * not holding any locks.
3254                                          */
3255                                         goto retry;
3256                         } else {
3257                                 /* cache_grow already freed obj */
3258                                 obj = NULL;
3259                         }
3260                 }
3261         }
3262         return obj;
3263 }
3264
3265 /*
3266  * A interface to enable slab creation on nodeid
3267  */
3268 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3269                                 int nodeid)
3270 {
3271         struct list_head *entry;
3272         struct slab *slabp;
3273         struct kmem_list3 *l3;
3274         void *obj;
3275         int x;
3276
3277         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3278         BUG_ON(!l3);
3279
3280 retry:
3281         check_irq_off();
3282         spin_lock(&l3->list_lock);
3283         entry = l3->slabs_partial.next;
3284         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3285                 l3->free_touched = 1;
3286                 entry = l3->slabs_free.next;
3287                 if (entry == &l3->slabs_free)
3288                         goto must_grow;
3289         }
3290
3291         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3292         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3293         check_slabp(cachep, slabp);
3294
3295         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3296         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3297         STATS_SET_HIGH(cachep);
3298
3299         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3300
3301         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3302         check_slabp(cachep, slabp);
3303         l3->free_objects--;
3304         /* move slabp to correct slabp list: */
3305         list_del(&slabp->list);
3306
3307         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3308                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3309         else
3310                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3311
3312         spin_unlock(&l3->list_lock);
3313         goto done;
3314
3315 must_grow:
3316         spin_unlock(&l3->list_lock);
3317         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3318         if (x)
3319                 goto retry;
3320
3321         return fallback_alloc(cachep, flags);
3322
3323 done:
3324         return obj;
3325 }
3326
3327 /**
3328  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3329  * @cachep: The cache to allocate from.
3330  * @flags: See kmalloc().
3331  * @nodeid: node number of the target node.
3332  * @caller: return address of caller, used for debug information
3333  *
3334  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3335  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3336  *
3337  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3338  */
3339 static __always_inline void *
3340 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3341                    void *caller)
3342 {
3343         unsigned long save_flags;
3344         void *ptr;
3345
3346         if (should_failslab(cachep, flags))
3347                 return NULL;
3348
3349         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3350         local_irq_save(save_flags);
3351
3352         if (unlikely(nodeid == -1))
3353                 nodeid = numa_node_id();
3354
3355         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3356                 /* Node not bootstrapped yet */
3357                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3358                 goto out;
3359         }
3360
3361         if (nodeid == numa_node_id()) {
3362                 /*
3363                  * Use the locally cached objects if possible.
3364                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3365                  * to other nodes. It may fail while we still have
3366                  * objects on other nodes available.
3367                  */
3368                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3369                 if (ptr)
3370                         goto out;
3371         }
3372         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3373         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3374   out:
3375         local_irq_restore(save_flags);
3376         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3377
3378         return ptr;
3379 }
3380
3381 static __always_inline void *
3382 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3383 {
3384         void *objp;
3385
3386         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3387                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3388                 if (objp)
3389                         goto out;
3390         }
3391         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3392
3393         /*
3394          * We may just have run out of memory on the local node.
3395          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3396          */
3397         if (!objp)
3398                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3399
3400   out:
3401         return objp;
3402 }
3403 #else
3404
3405 static __always_inline void *
3406 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3407 {
3408         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3409 }
3410
3411 #endif /* CONFIG_NUMA */
3412
3413 static __always_inline void *
3414 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3415 {
3416         unsigned long save_flags;
3417         void *objp;
3418
3419         if (should_failslab(cachep, flags))
3420                 return NULL;
3421
3422         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3423         local_irq_save(save_flags);
3424         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3425         local_irq_restore(save_flags);
3426         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3427         prefetchw(objp);
3428
3429         return objp;
3430 }
3431
3432 /*
3433  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3434  */
3435 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3436                        int node)
3437 {
3438         int i;
3439         struct kmem_list3 *l3;
3440
3441         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3442                 void *objp = objpp[i];
3443                 struct slab *slabp;
3444
3445                 slabp = virt_to_slab(objp);
3446                 l3 = cachep->nodelists[node];
3447                 list_del(&slabp->list);
3448                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3449                 check_slabp(cachep, slabp);
3450                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3451                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3452                 l3->free_objects++;
3453                 check_slabp(cachep, slabp);
3454
3455                 /* fixup slab chains */
3456                 if (slabp->inuse == 0) {
3457                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3458                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3459                                 /* No need to drop any previously held
3460                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3461                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3462                                  * a different cache, refer to comments before
3463                                  * alloc_slabmgmt.
3464                                  */
3465                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3466                         } else {
3467                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3468                         }
3469                 } else {
3470                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3471                          * partial list on free - maximum time for the
3472                          * other objects to be freed, too.
3473                          */
3474                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3475                 }
3476         }
3477 }
3478
3479 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3480 {
3481         int batchcount;
3482         struct kmem_list3 *l3;
3483         int node = numa_node_id();
3484
3485         batchcount = ac->batchcount;
3486 #if DEBUG
3487         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3488 #endif
3489         check_irq_off();
3490         l3 = cachep->nodelists[node];
3491         spin_lock(&l3->list_lock);
3492         if (l3->shared) {
3493                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3494                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3495                 if (max) {
3496                         if (batchcount > max)
3497                                 batchcount = max;
3498                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3499                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3500                         shared_array->avail += batchcount;
3501                         goto free_done;
3502                 }
3503         }
3504
3505         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3506 free_done:
3507 #if STATS
3508         {
3509                 int i = 0;
3510                 struct list_head *p;
3511
3512                 p = l3->slabs_free.next;
3513                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3514                         struct slab *slabp;
3515
3516                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3517                         BUG_ON(slabp->inuse);
3518
3519                         i++;
3520                         p = p->next;
3521                 }
3522                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3523         }
3524 #endif
3525         spin_unlock(&l3->list_lock);
3526         ac->avail -= batchcount;
3527         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3528 }
3529
3530 /*
3531  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3532  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3533  */
3534 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3535 {
3536         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3537
3538         check_irq_off();
3539         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3540
3541         if (cache_free_alien(cachep, objp))
3542                 return;
3543
3544         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3545                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3546                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3547                 return;
3548         } else {
3549                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3550                 cache_flusharray(cachep, ac);
3551                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3552         }
3553 }
3554
3555 /**
3556  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3557  * @cachep: The cache to allocate from.
3558  * @flags: See kmalloc().
3559  *
3560  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3561  * if the cache has no available objects.
3562  */
3563 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3564 {
3565         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3566 }
3567 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3568
3569 /**
3570  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3571  * @cache: The cache to allocate from.
3572  * @flags: See kmalloc().
3573  *
3574  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3575  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3576  */
3577 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3578 {
3579         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3580         if (ret)
3581                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3582         return ret;
3583 }
3584 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3585
3586 /**
3587  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3588  *      be a slab entry.
3589  * @cachep: the cache we're checking against
3590  * @ptr: pointer to validate
3591  *
3592  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3593  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3594  * part of the slab cache in question, but it at least
3595  * validates that the pointer can be dereferenced and
3596  * looks half-way sane.
3597  *
3598  * Currently only used for dentry validation.
3599  */
3600 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3601 {
3602         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3603         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3604         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3605         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3606         struct page *page;
3607
3608         if (unlikely(addr < min_addr))
3609                 goto out;
3610         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3611                 goto out;
3612         if (unlikely(addr & align_mask))
3613                 goto out;
3614         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3615                 goto out;
3616         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3617                 goto out;
3618         page = virt_to_page(ptr);
3619         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3620                 goto out;
3621         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3622                 goto out;
3623         return 1;
3624 out:
3625         return 0;
3626 }
3627
3628 #ifdef CONFIG_NUMA
3629 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3630 {
3631         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3632                         __builtin_return_address(0));
3633 }
3634 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3635
3636 static __always_inline void *
3637 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3638 {
3639         struct kmem_cache *cachep;
3640
3641         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3642         if (unlikely(cachep == NULL))
3643                 return NULL;
3644         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3645 }
3646
3647 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3648 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3649 {
3650         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3651                         __builtin_return_address(0));
3652 }
3653 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3654
3655 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3656                 int node, void *caller)
3657 {
3658         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3659 }
3660 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3661 #else
3662 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3663 {
3664         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3665 }
3666 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3667 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3668 #endif /* CONFIG_NUMA */
3669
3670 /**
3671  * __do_kmalloc - allocate memory
3672  * @size: how many bytes of memory are required.
3673  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3674  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3675  */
3676 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3677                                           void *caller)
3678 {
3679         struct kmem_cache *cachep;
3680
3681         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3682          * __ with kmem_.
3683          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3684          * functions.
3685          */
3686         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3687         if (unlikely(cachep == NULL))
3688                 return NULL;
3689         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3690 }
3691
3692
3693 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3694 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3695 {
3696         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3697 }
3698 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3699
3700 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3701 {
3702         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3703 }
3704 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3705
3706 #else
3707 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3708 {
3709         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3710 }
3711 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3712 #endif
3713
3714 /**
3715  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
3716  * @p: object to reallocate memory for.
3717  * @new_size: how many bytes of memory are required.
3718  * @flags: the type of memory to allocate.
3719  *
3720  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
3721  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
3722  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
3723  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
3724  */
3725 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
3726 {
3727         struct kmem_cache *cache, *new_cache;
3728         void *ret;
3729
3730         if (unlikely(!p))
3731                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3732
3733         if (unlikely(!new_size)) {
3734                 kfree(p);
3735                 return NULL;
3736         }
3737
3738         cache = virt_to_cache(p);
3739         new_cache = __find_general_cachep(new_size, flags);
3740
3741         /*
3742          * If new size fits in the current cache, bail out.
3743          */
3744         if (likely(cache == new_cache))
3745                 return (void *)p;
3746
3747         /*
3748          * We are on the slow-path here so do not use __cache_alloc
3749          * because it bloats kernel text.
3750          */
3751         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3752         if (ret) {
3753                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
3754                 kfree(p);
3755         }
3756         return ret;
3757 }
3758 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
3759
3760 /**
3761  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3762  * @cachep: The cache the allocation was from.
3763  * @objp: The previously allocated object.
3764  *
3765  * Free an object which was previously allocated from this
3766  * cache.
3767  */
3768 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3769 {
3770         unsigned long flags;
3771
3772         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3773
3774         local_irq_save(flags);
3775         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3776         __cache_free(cachep, objp);
3777         local_irq_restore(flags);
3778 }
3779 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3780
3781 /**
3782  * kfree - free previously allocated memory
3783  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3784  *
3785  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3786  *
3787  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3788  * or you will run into trouble.
3789  */
3790 void kfree(const void *objp)
3791 {
3792         struct kmem_cache *c;
3793         unsigned long flags;
3794
3795         if (unlikely(!objp))
3796                 return;
3797         local_irq_save(flags);
3798         kfree_debugcheck(objp);
3799         c = virt_to_cache(objp);
3800         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3801         __cache_free(c, (void *)objp);
3802         local_irq_restore(flags);
3803 }
3804 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3805
3806 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3807 {
3808         return obj_size(cachep);
3809 }
3810 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3811
3812 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3813 {
3814         return cachep->name;
3815 }
3816 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3817
3818 /*
3819  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3820  */
3821 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3822 {
3823         int node;
3824         struct kmem_list3 *l3;
3825         struct array_cache *new_shared;
3826         struct array_cache **new_alien = NULL;
3827
3828         for_each_online_node(node) {
3829
3830                 if (use_alien_caches) {
3831                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3832                         if (!new_alien)
3833                                 goto fail;
3834                 }
3835
3836                 new_shared = NULL;
3837                 if (cachep->shared) {
3838                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3839                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3840                                         0xbaadf00d);
3841                         if (!new_shared) {
3842                                 free_alien_cache(new_alien);
3843                                 goto fail;
3844                         }
3845                 }
3846
3847                 l3 = cachep->nodelists[node];
3848                 if (l3) {
3849                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3850
3851                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3852
3853                         if (shared)
3854                                 free_block(cachep, shared->entry,
3855                                                 shared->avail, node);
3856
3857                         l3->shared = new_shared;
3858                         if (!l3->alien) {
3859                                 l3->alien = new_alien;
3860                                 new_alien = NULL;
3861                         }
3862                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3863                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3864                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3865                         kfree(shared);
3866                         free_alien_cache(new_alien);
3867                         continue;
3868                 }
3869                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3870                 if (!l3) {
3871                         free_alien_cache(new_alien);
3872                         kfree(new_shared);
3873                         goto fail;
3874                 }
3875
3876                 kmem_list3_init(l3);
3877                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3878                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3879                 l3->shared = new_shared;
3880                 l3->alien = new_alien;
3881                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3882                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3883                 cachep->nodelists[node] = l3;
3884         }
3885         return 0;
3886
3887 fail:
3888         if (!cachep->next.next) {
3889                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3890                 node--;
3891                 while (node >= 0) {
3892                         if (cachep->nodelists[node]) {
3893                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3894
3895                                 kfree(l3->shared);
3896                                 free_alien_cache(l3->alien);
3897                                 kfree(l3);
3898                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3899                         }
3900                         node--;
3901                 }
3902         }
3903         return -ENOMEM;
3904 }
3905
3906 struct ccupdate_struct {
3907         struct kmem_cache *cachep;
3908         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3909 };
3910
3911 static void do_ccupdate_local(void *info)
3912 {
3913         struct ccupdate_struct *new = info;
3914         struct array_cache *old;
3915
3916         check_irq_off();
3917         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3918
3919         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3920         new->new[smp_processor_id()] = old;
3921 }
3922
3923 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3924 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3925                                 int batchcount, int shared)
3926 {
3927         struct ccupdate_struct *new;
3928         int i;
3929
3930         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3931         if (!new)
3932                 return -ENOMEM;
3933
3934         for_each_online_cpu(i) {
3935                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3936                                                 batchcount);
3937                 if (!new->new[i]) {
3938                         for (i--; i >= 0; i--)
3939                                 kfree(new->new[i]);
3940                         kfree(new);
3941                         return -ENOMEM;
3942                 }
3943         }
3944         new->cachep = cachep;
3945
3946         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3947
3948         check_irq_on();
3949         cachep->batchcount = batchcount;
3950         cachep->limit = limit;
3951         cachep->shared = shared;
3952
3953         for_each_online_cpu(i) {
3954                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3955                 if (!ccold)
3956                         continue;
3957                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3958                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3959                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3960                 kfree(ccold);
3961         }
3962         kfree(new);
3963         return alloc_kmemlist(cachep);
3964 }
3965
3966 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3967 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3968 {
3969         int err;
3970         int limit, shared;
3971
3972         /*
3973          * The head array serves three purposes:
3974          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3975          * - reduce the number of spinlock operations.
3976          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3977          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3978          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3979          * Bonwick.
3980          */
3981         if (cachep->buffer_size > 131072)
3982                 limit = 1;
3983         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3984                 limit = 8;
3985         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3986                 limit = 24;
3987         else if (cachep->buffer_size > 256)
3988                 limit = 54;
3989         else
3990                 limit = 120;
3991
3992         /*
3993          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3994          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3995          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3996          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3997          * replaces Bonwick's magazine layer.
3998          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3999          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4000          */
4001         shared = 0;
4002         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4003                 shared = 8;
4004
4005 #if DEBUG
4006         /*
4007          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4008          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4009          */
4010         if (limit > 32)
4011                 limit = 32;
4012 #endif
4013         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4014         if (err)
4015                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4016                        cachep->name, -err);
4017         return err;
4018 }
4019
4020 /*
4021  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4022  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4023  * if drain_array() is used on the shared array.
4024  */
4025 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4026                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4027 {
4028         int tofree;
4029
4030         if (!ac || !ac->avail)
4031                 return;
4032         if (ac->touched && !force) {
4033                 ac->touched = 0;
4034         } else {
4035                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4036                 if (ac->avail) {
4037                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4038                         if (tofree > ac->avail)
4039                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4040                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4041                         ac->avail -= tofree;
4042                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4043                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4044                 }
4045                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4046         }
4047 }
4048
4049 /**
4050  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4051  * @w: work descriptor
4052  *
4053  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4054  * Purpose:
4055  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4056  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4057  *
4058  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4059  * again on the next iteration.
4060  */
4061 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4062 {
4063         struct kmem_cache *searchp;
4064         struct kmem_list3 *l3;
4065         int node = numa_node_id();
4066         struct delayed_work *work =
4067                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4068
4069         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4070                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4071                 goto out;
4072
4073         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4074                 check_irq_on();
4075
4076                 /*
4077                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4078                  * have established with reasonable certainty that
4079                  * we can do some work if the lock was obtained.
4080                  */
4081                 l3 = searchp->nodelists[node];
4082
4083                 reap_alien(searchp, l3);
4084
4085                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4086
4087                 /*
4088                  * These are racy checks but it does not matter
4089                  * if we skip one check or scan twice.
4090                  */
4091                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4092                         goto next;
4093
4094                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4095
4096                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4097
4098                 if (l3->free_touched)
4099                         l3->free_touched = 0;
4100                 else {
4101                         int freed;
4102
4103                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4104                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4105                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4106                 }
4107 next:
4108                 cond_resched();
4109         }
4110         check_irq_on();
4111         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4112         next_reap_node();
4113 out:
4114         /* Set up the next iteration */
4115         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4116 }
4117
4118 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4119
4120 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4121 {
4122         /*
4123          * Output format version, so at least we can change it
4124          * without _too_ many complaints.
4125          */
4126 #if STATS
4127         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4128 #else
4129         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4130 #endif
4131         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4132                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4133         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4134         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4135 #if STATS
4136         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4137                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4138         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4139 #endif
4140         seq_putc(m, '\n');
4141 }
4142
4143 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4144 {
4145         loff_t n = *pos;
4146         struct list_head *p;
4147
4148         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4149         if (!n)
4150                 print_slabinfo_header(m);
4151         p = cache_chain.next;
4152         while (n--) {
4153                 p = p->next;
4154                 if (p == &cache_chain)
4155                         return NULL;
4156         }
4157         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4158 }
4159
4160 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4161 {
4162         struct kmem_cache *cachep = p;
4163         ++*pos;
4164         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4165                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4166 }
4167
4168 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4169 {
4170         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4171 }
4172
4173 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4174 {
4175         struct kmem_cache *cachep = p;
4176         struct slab *slabp;
4177         unsigned long active_objs;
4178         unsigned long num_objs;
4179         unsigned long active_slabs = 0;
4180         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4181         const char *name;
4182         char *error = NULL;
4183         int node;
4184         struct kmem_list3 *l3;
4185
4186         active_objs = 0;
4187         num_slabs = 0;
4188         for_each_online_node(node) {
4189                 l3 = cachep->nodelists[node];
4190                 if (!l3)
4191                         continue;
4192
4193                 check_irq_on();
4194                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4195
4196                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4197                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4198                                 error = "slabs_full accounting error";
4199                         active_objs += cachep->num;
4200                         active_slabs++;
4201                 }
4202                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4203                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4204                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4205                         if (!slabp->inuse && !error)
4206                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4207                         active_objs += slabp->inuse;
4208                         active_slabs++;
4209                 }
4210                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4211                         if (slabp->inuse && !error)
4212                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4213                         num_slabs++;
4214                 }
4215                 free_objects += l3->free_objects;
4216                 if (l3->shared)
4217                         shared_avail += l3->shared->avail;
4218
4219                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4220         }
4221         num_slabs += active_slabs;
4222         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4223         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4224                 error = "free_objects accounting error";
4225
4226         name = cachep->name;
4227         if (error)
4228                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4229
4230         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4231                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4232                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4233         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4234                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4235         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4236                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4237 #if STATS
4238         {                       /* list3 stats */
4239                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4240                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4241                 unsigned long grown = cachep->grown;
4242                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4243                 unsigned long errors = cachep->errors;
4244                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4245                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4246                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4247                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4248
4249                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4250                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4251                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4252                                 node_frees, overflows);
4253         }
4254         /* cpu stats */
4255         {
4256                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4257                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4258                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4259                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4260
4261                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4262                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4263         }
4264 #endif
4265         seq_putc(m, '\n');
4266         return 0;
4267 }
4268
4269 /*
4270  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4271  *
4272  * Output layout:
4273  * cache-name
4274  * num-active-objs
4275  * total-objs
4276  * object size
4277  * num-active-slabs
4278  * total-slabs
4279  * num-pages-per-slab
4280  * + further values on SMP and with statistics enabled
4281  */
4282
4283 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4284         .start = s_start,
4285         .next = s_next,
4286         .stop = s_stop,
4287         .show = s_show,
4288 };
4289
4290 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4291 /**
4292  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4293  * @file: unused
4294  * @buffer: user buffer
4295  * @count: data length
4296  * @ppos: unused
4297  */
4298 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4299                        size_t count, loff_t *ppos)
4300 {
4301         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4302         int limit, batchcount, shared, res;
4303         struct kmem_cache *cachep;
4304
4305         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4306                 return -EINVAL;
4307         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4308                 return -EFAULT;
4309         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4310
4311         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4312         if (!tmp)
4313                 return -EINVAL;
4314         *tmp = '\0';
4315         tmp++;
4316         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4317                 return -EINVAL;
4318
4319         /* Find the cache in the chain of caches. */
4320         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4321         res = -EINVAL;
4322         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4323                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4324                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4325                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4326                                 res = 0;
4327                         } else {
4328                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4329                                                        batchcount, shared);
4330                         }
4331                         break;
4332                 }
4333         }
4334         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4335         if (res >= 0)
4336                 res = count;
4337         return res;
4338 }
4339
4340 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4341
4342 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4343 {
4344         loff_t n = *pos;
4345         struct list_head *p;
4346
4347         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4348         p = cache_chain.next;
4349         while (n--) {
4350                 p = p->next;
4351                 if (p == &cache_chain)
4352                         return NULL;
4353         }
4354         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4355 }
4356
4357 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4358 {
4359         unsigned long *p;
4360         int l;
4361         if (!v)
4362                 return 1;
4363         l = n[1];
4364         p = n + 2;
4365         while (l) {
4366                 int i = l/2;
4367                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4368                 if (*q == v) {
4369                         q[1]++;
4370                         return 1;
4371                 }
4372                 if (*q > v) {
4373                         l = i;
4374                 } else {
4375                         p = q + 2;
4376                         l -= i + 1;
4377                 }
4378         }
4379         if (++n[1] == n[0])
4380                 return 0;
4381         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4382         p[0] = v;
4383         p[1] = 1;
4384         return 1;
4385 }
4386
4387 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4388 {
4389         void *p;
4390         int i;
4391         if (n[0] == n[1])
4392                 return;
4393         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4394                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4395                         continue;
4396                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4397                         return;
4398         }
4399 }
4400
4401 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4402 {
4403 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4404         unsigned long offset, size;
4405         char modname[MODULE_NAME_LEN + 1], name[KSYM_NAME_LEN + 1];
4406
4407         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4408                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4409                 if (modname[0])
4410                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4411                 return;
4412         }
4413 #endif
4414         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4415 }
4416
4417 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4418 {
4419         struct kmem_cache *cachep = p;
4420         struct slab *slabp;
4421         struct kmem_list3 *l3;
4422         const char *name;
4423         unsigned long *n = m->private;
4424         int node;
4425         int i;
4426
4427         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4428                 return 0;
4429         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4430                 return 0;
4431
4432         /* OK, we can do it */
4433
4434         n[1] = 0;
4435
4436         for_each_online_node(node) {
4437                 l3 = cachep->nodelists[node];
4438                 if (!l3)
4439                         continue;
4440
4441                 check_irq_on();
4442                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4443
4444                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4445                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4446                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4447                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4448                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4449         }
4450         name = cachep->name;
4451         if (n[0] == n[1]) {
4452                 /* Increase the buffer size */
4453                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4454                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4455                 if (!m->private) {
4456                         /* Too bad, we are really out */
4457                         m->private = n;
4458                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4459                         return -ENOMEM;
4460                 }
4461                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4462                 kfree(n);
4463                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4464                 /* Now make sure this entry will be retried */
4465                 m->count = m->size;
4466                 return 0;
4467         }
4468         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4469                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4470                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4471                 seq_putc(m, '\n');
4472         }
4473
4474         return 0;
4475 }
4476
4477 const struct seq_operations slabstats_op = {
4478         .start = leaks_start,
4479         .next = s_next,
4480         .stop = s_stop,
4481         .show = leaks_show,
4482 };
4483 #endif
4484 #endif
4485
4486 /**
4487  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4488  * @objp: Pointer to the object
4489  *
4490  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4491  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4492  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4493  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4494  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4495  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4496  * must not be freed during the duration of the call.
4497  */
4498 size_t ksize(const void *objp)
4499 {
4500         if (unlikely(objp == NULL))
4501                 return 0;
4502
4503         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4504 }