spelling fixes: mm/
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/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 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
141
142 #ifndef cache_line_size
143 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
144 #endif
145
146 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
147 /*
148  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
149  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
150  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
151  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
152  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
153  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
154  * Note that increasing this value may disable some debug features.
155  */
156 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
157 #endif
158
159 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
160 /*
161  * Enforce a minimum alignment for all caches.
162  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
163  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
164  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
165  * some debug features.
166  */
167 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
168 #endif
169
170 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
171 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
172 #endif
173
174 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
175 #if DEBUG
176 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
177                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
178                          SLAB_CACHE_DMA | \
179                          SLAB_STORE_USER | \
180                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
181                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
182 #else
183 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
184                          SLAB_CACHE_DMA | \
185                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
186                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
187 #endif
188
189 /*
190  * kmem_bufctl_t:
191  *
192  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
193  * linked offsets.
194  *
195  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
196  * slab an object belongs to.
197  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
198  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
199  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
200  * that does not use off-slab slabs.
201  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
202  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
203  * to have too many per slab.
204  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
205  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
206  */
207
208 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
209 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
210 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
211 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
212 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
213
214 /*
215  * struct slab
216  *
217  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
218  * for a slab, or allocated from an general cache.
219  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
220  */
221 struct slab {
222         struct list_head list;
223         unsigned long colouroff;
224         void *s_mem;            /* including colour offset */
225         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
226         kmem_bufctl_t free;
227         unsigned short nodeid;
228 };
229
230 /*
231  * struct slab_rcu
232  *
233  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
234  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
235  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
236  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
237  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
238  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
239  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
240  *
241  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
242  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
243  *
244  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
245  */
246 struct slab_rcu {
247         struct rcu_head head;
248         struct kmem_cache *cachep;
249         void *addr;
250 };
251
252 /*
253  * struct array_cache
254  *
255  * Purpose:
256  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
257  * - reduce the number of linked list operations
258  * - reduce spinlock operations
259  *
260  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
261  * footprint.
262  *
263  */
264 struct array_cache {
265         unsigned int avail;
266         unsigned int limit;
267         unsigned int batchcount;
268         unsigned int touched;
269         spinlock_t lock;
270         void *entry[];  /*
271                          * Must have this definition in here for the proper
272                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
273                          * the entries.
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)(struct kmem_cache *, void *);
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                                               REDZONE_ALIGN);
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         if (!size)
778                 return ZERO_SIZE_PTR;
779
780         while (size > csizep->cs_size)
781                 csizep++;
782
783         /*
784          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
785          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
786          * for large kmalloc calls required.
787          */
788 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
789         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
790                 return csizep->cs_dmacachep;
791 #endif
792         return csizep->cs_cachep;
793 }
794
795 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
796 {
797         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
798 }
799
800 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
801 {
802         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
803 }
804
805 /*
806  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
807  */
808 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
809                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
810                            unsigned int *num)
811 {
812         int nr_objs;
813         size_t mgmt_size;
814         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
815
816         /*
817          * The slab management structure can be either off the slab or
818          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
819          * slab is used for:
820          *
821          * - The struct slab
822          * - One kmem_bufctl_t for each object
823          * - Padding to respect alignment of @align
824          * - @buffer_size bytes for each object
825          *
826          * If the slab management structure is off the slab, then the
827          * alignment will already be calculated into the size. Because
828          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
829          * correct alignment when allocated.
830          */
831         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
832                 mgmt_size = 0;
833                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
834
835                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
836                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
837         } else {
838                 /*
839                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
840                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
841                  * least @align. In the worst case, this result will
842                  * be one greater than the number of objects that fit
843                  * into the memory allocation when taking the padding
844                  * into account.
845                  */
846                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
847                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
848
849                 /*
850                  * This calculated number will be either the right
851                  * amount, or one greater than what we want.
852                  */
853                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
854                        > slab_size)
855                         nr_objs--;
856
857                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
858                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
859
860                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
861         }
862         *num = nr_objs;
863         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
864 }
865
866 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
867
868 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
869                         char *msg)
870 {
871         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
872                function, cachep->name, msg);
873         dump_stack();
874 }
875
876 /*
877  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
878  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
879  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
880  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
881  * line
882   */
883
884 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
885 static int numa_platform __read_mostly = 1;
886 static int __init noaliencache_setup(char *s)
887 {
888         use_alien_caches = 0;
889         return 1;
890 }
891 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
892
893 #ifdef CONFIG_NUMA
894 /*
895  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
896  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
897  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
898  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
899  */
900 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
901
902 static void init_reap_node(int cpu)
903 {
904         int node;
905
906         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
907         if (node == MAX_NUMNODES)
908                 node = first_node(node_online_map);
909
910         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
911 }
912
913 static void next_reap_node(void)
914 {
915         int node = __get_cpu_var(reap_node);
916
917         node = next_node(node, node_online_map);
918         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
919                 node = first_node(node_online_map);
920         __get_cpu_var(reap_node) = node;
921 }
922
923 #else
924 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
925 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
926 #endif
927
928 /*
929  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
930  * via the workqueue/eventd.
931  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
932  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
933  * lock.
934  */
935 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
936 {
937         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
938
939         /*
940          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
941          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
942          * at that time.
943          */
944         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
945                 init_reap_node(cpu);
946                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
947                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
948                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
949         }
950 }
951
952 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
953                                             int batchcount)
954 {
955         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
956         struct array_cache *nc = NULL;
957
958         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
959         if (nc) {
960                 nc->avail = 0;
961                 nc->limit = entries;
962                 nc->batchcount = batchcount;
963                 nc->touched = 0;
964                 spin_lock_init(&nc->lock);
965         }
966         return nc;
967 }
968
969 /*
970  * Transfer objects in one arraycache to another.
971  * Locking must be handled by the caller.
972  *
973  * Return the number of entries transferred.
974  */
975 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
976                 struct array_cache *from, unsigned int max)
977 {
978         /* Figure out how many entries to transfer */
979         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
980
981         if (!nr)
982                 return 0;
983
984         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
985                         sizeof(void *) *nr);
986
987         from->avail -= nr;
988         to->avail += nr;
989         to->touched = 1;
990         return nr;
991 }
992
993 #ifndef CONFIG_NUMA
994
995 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
996 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
997
998 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
999 {
1000         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1001 }
1002
1003 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1004 {
1005 }
1006
1007 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1008 {
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1013                 gfp_t flags)
1014 {
1015         return NULL;
1016 }
1017
1018 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1019                  gfp_t flags, int nodeid)
1020 {
1021         return NULL;
1022 }
1023
1024 #else   /* CONFIG_NUMA */
1025
1026 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1027 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1028
1029 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1030 {
1031         struct array_cache **ac_ptr;
1032         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1033         int i;
1034
1035         if (limit > 1)
1036                 limit = 12;
1037         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1038         if (ac_ptr) {
1039                 for_each_node(i) {
1040                         if (i == node || !node_online(i)) {
1041                                 ac_ptr[i] = NULL;
1042                                 continue;
1043                         }
1044                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1045                         if (!ac_ptr[i]) {
1046                                 for (i--; i <= 0; i--)
1047                                         kfree(ac_ptr[i]);
1048                                 kfree(ac_ptr);
1049                                 return NULL;
1050                         }
1051                 }
1052         }
1053         return ac_ptr;
1054 }
1055
1056 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1057 {
1058         int i;
1059
1060         if (!ac_ptr)
1061                 return;
1062         for_each_node(i)
1063             kfree(ac_ptr[i]);
1064         kfree(ac_ptr);
1065 }
1066
1067 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1068                                 struct array_cache *ac, int node)
1069 {
1070         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1071
1072         if (ac->avail) {
1073                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1074                 /*
1075                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1076                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1077                  * into the free lists and getting them back later.
1078                  */
1079                 if (rl3->shared)
1080                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1081
1082                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1083                 ac->avail = 0;
1084                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1085         }
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1090  */
1091 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1092 {
1093         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1094
1095         if (l3->alien) {
1096                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1097
1098                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1099                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1100                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1101                 }
1102         }
1103 }
1104
1105 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1106                                 struct array_cache **alien)
1107 {
1108         int i = 0;
1109         struct array_cache *ac;
1110         unsigned long flags;
1111
1112         for_each_online_node(i) {
1113                 ac = alien[i];
1114                 if (ac) {
1115                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1116                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1117                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1118                 }
1119         }
1120 }
1121
1122 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1123 {
1124         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1125         int nodeid = slabp->nodeid;
1126         struct kmem_list3 *l3;
1127         struct array_cache *alien = NULL;
1128         int node;
1129
1130         node = numa_node_id();
1131
1132         /*
1133          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1134          * cache on this cpu.
1135          */
1136         if (likely(slabp->nodeid == node))
1137                 return 0;
1138
1139         l3 = cachep->nodelists[node];
1140         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1141         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1142                 alien = l3->alien[nodeid];
1143                 spin_lock(&alien->lock);
1144                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1145                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1146                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1147                 }
1148                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1149                 spin_unlock(&alien->lock);
1150         } else {
1151                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1152                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1153                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1154         }
1155         return 1;
1156 }
1157 #endif
1158
1159 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1160 {
1161         struct kmem_cache *cachep;
1162         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1163         int node = cpu_to_node(cpu);
1164
1165         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1166                 struct array_cache *nc;
1167                 struct array_cache *shared;
1168                 struct array_cache **alien;
1169                 cpumask_t mask;
1170
1171                 mask = node_to_cpumask(node);
1172                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1173                 nc = cachep->array[cpu];
1174                 cachep->array[cpu] = NULL;
1175                 l3 = cachep->nodelists[node];
1176
1177                 if (!l3)
1178                         goto free_array_cache;
1179
1180                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1181
1182                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1183                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1184                 if (nc)
1185                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1186
1187                 if (!cpus_empty(mask)) {
1188                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1189                         goto free_array_cache;
1190                 }
1191
1192                 shared = l3->shared;
1193                 if (shared) {
1194                         free_block(cachep, shared->entry,
1195                                    shared->avail, node);
1196                         l3->shared = NULL;
1197                 }
1198
1199                 alien = l3->alien;
1200                 l3->alien = NULL;
1201
1202                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1203
1204                 kfree(shared);
1205                 if (alien) {
1206                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1207                         free_alien_cache(alien);
1208                 }
1209 free_array_cache:
1210                 kfree(nc);
1211         }
1212         /*
1213          * In the previous loop, all the objects were freed to
1214          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1215          * shrink each nodelist to its limit.
1216          */
1217         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1218                 l3 = cachep->nodelists[node];
1219                 if (!l3)
1220                         continue;
1221                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1222         }
1223 }
1224
1225 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1226 {
1227         struct kmem_cache *cachep;
1228         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1229         int node = cpu_to_node(cpu);
1230         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1231
1232         /*
1233          * We need to do this right in the beginning since
1234          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1235          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1236          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1237          */
1238
1239         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1240                 /*
1241                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1242                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1243                  * node has not already allocated this
1244                  */
1245                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1246                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1247                         if (!l3)
1248                                 goto bad;
1249                         kmem_list3_init(l3);
1250                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1251                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1252
1253                         /*
1254                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1255                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1256                          * protection here.
1257                          */
1258                         cachep->nodelists[node] = l3;
1259                 }
1260
1261                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1262                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1263                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1264                         cachep->batchcount + cachep->num;
1265                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1266         }
1267
1268         /*
1269          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1270          * array caches
1271          */
1272         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1273                 struct array_cache *nc;
1274                 struct array_cache *shared = NULL;
1275                 struct array_cache **alien = NULL;
1276
1277                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1278                                         cachep->batchcount);
1279                 if (!nc)
1280                         goto bad;
1281                 if (cachep->shared) {
1282                         shared = alloc_arraycache(node,
1283                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1284                                 0xbaadf00d);
1285                         if (!shared) {
1286                                 kfree(nc);
1287                                 goto bad;
1288                         }
1289                 }
1290                 if (use_alien_caches) {
1291                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1292                         if (!alien) {
1293                                 kfree(shared);
1294                                 kfree(nc);
1295                                 goto bad;
1296                         }
1297                 }
1298                 cachep->array[cpu] = nc;
1299                 l3 = cachep->nodelists[node];
1300                 BUG_ON(!l3);
1301
1302                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1303                 if (!l3->shared) {
1304                         /*
1305                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1306                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1307                          */
1308                         l3->shared = shared;
1309                         shared = NULL;
1310                 }
1311 #ifdef CONFIG_NUMA
1312                 if (!l3->alien) {
1313                         l3->alien = alien;
1314                         alien = NULL;
1315                 }
1316 #endif
1317                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1318                 kfree(shared);
1319                 free_alien_cache(alien);
1320         }
1321         return 0;
1322 bad:
1323         cpuup_canceled(cpu);
1324         return -ENOMEM;
1325 }
1326
1327 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1328                                     unsigned long action, void *hcpu)
1329 {
1330         long cpu = (long)hcpu;
1331         int err = 0;
1332
1333         switch (action) {
1334         case CPU_LOCK_ACQUIRE:
1335                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1336                 break;
1337         case CPU_UP_PREPARE:
1338         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1339                 err = cpuup_prepare(cpu);
1340                 break;
1341         case CPU_ONLINE:
1342         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1343                 start_cpu_timer(cpu);
1344                 break;
1345 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1346         case CPU_DOWN_PREPARE:
1347         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1348                 /*
1349                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1350                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1351                  * anything expensive but will only modify reap_work
1352                  * and reschedule the timer.
1353                 */
1354                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1355                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1356                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1357                 break;
1358         case CPU_DOWN_FAILED:
1359         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1360                 start_cpu_timer(cpu);
1361                 break;
1362         case CPU_DEAD:
1363         case CPU_DEAD_FROZEN:
1364                 /*
1365                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1366                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1367                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1368                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1369                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1370                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1371                  */
1372                 /* fall through */
1373 #endif
1374         case CPU_UP_CANCELED:
1375         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1376                 cpuup_canceled(cpu);
1377                 break;
1378         case CPU_LOCK_RELEASE:
1379                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1380                 break;
1381         }
1382         return err ? NOTIFY_BAD : NOTIFY_OK;
1383 }
1384
1385 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1386         &cpuup_callback, NULL, 0
1387 };
1388
1389 /*
1390  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1391  */
1392 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1393                         int nodeid)
1394 {
1395         struct kmem_list3 *ptr;
1396
1397         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1398         BUG_ON(!ptr);
1399
1400         local_irq_disable();
1401         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1402         /*
1403          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1404          */
1405         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1406
1407         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1408         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1409         local_irq_enable();
1410 }
1411
1412 /*
1413  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1414  * before smp_init().
1415  */
1416 void __init kmem_cache_init(void)
1417 {
1418         size_t left_over;
1419         struct cache_sizes *sizes;
1420         struct cache_names *names;
1421         int i;
1422         int order;
1423         int node;
1424
1425         if (num_possible_nodes() == 1) {
1426                 use_alien_caches = 0;
1427                 numa_platform = 0;
1428         }
1429
1430         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1431                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1432                 if (i < MAX_NUMNODES)
1433                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1434         }
1435
1436         /*
1437          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1438          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1439          */
1440         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1441                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1442
1443         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1444          * from caches that do not exist yet:
1445          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1446          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1447          *    cache_cache is statically allocated.
1448          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1449          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1450          *    array at the end of the bootstrap.
1451          * 2) Create the first kmalloc cache.
1452          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1453          *    An __init data area is used for the head array.
1454          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1455          *    head arrays.
1456          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1457          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1458          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1459          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1460          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1461          */
1462
1463         node = numa_node_id();
1464
1465         /* 1) create the cache_cache */
1466         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1467         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1468         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1469         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1470         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1471
1472         /*
1473          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1474          * can be less than MAX_NUMNODES.
1475          */
1476         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1477                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1478 #if DEBUG
1479         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1480 #endif
1481         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1482                                         cache_line_size());
1483         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1484                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1485
1486         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1487                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1488                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1489                 if (cache_cache.num)
1490                         break;
1491         }
1492         BUG_ON(!cache_cache.num);
1493         cache_cache.gfporder = order;
1494         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1495         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1496                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1497
1498         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1499         sizes = malloc_sizes;
1500         names = cache_names;
1501
1502         /*
1503          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1504          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1505          * bug.
1506          */
1507
1508         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1509                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1510                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1511                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1512                                         NULL);
1513
1514         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1515                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1516                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1517                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1518                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1519                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1520                                 NULL);
1521         }
1522
1523         slab_early_init = 0;
1524
1525         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1526                 /*
1527                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1528                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1529                  * eliminates "false sharing".
1530                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1531                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1532                  */
1533                 if (!sizes->cs_cachep) {
1534                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1535                                         sizes->cs_size,
1536                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1537                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1538                                         NULL);
1539                 }
1540 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1541                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1542                                         names->name_dma,
1543                                         sizes->cs_size,
1544                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1545                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1546                                                 SLAB_PANIC,
1547                                         NULL);
1548 #endif
1549                 sizes++;
1550                 names++;
1551         }
1552         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1553         {
1554                 struct array_cache *ptr;
1555
1556                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1557
1558                 local_irq_disable();
1559                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1560                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1561                        sizeof(struct arraycache_init));
1562                 /*
1563                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1564                  */
1565                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1566
1567                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1568                 local_irq_enable();
1569
1570                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1571
1572                 local_irq_disable();
1573                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1574                        != &initarray_generic.cache);
1575                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1576                        sizeof(struct arraycache_init));
1577                 /*
1578                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1579                  */
1580                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1581
1582                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1583                     ptr;
1584                 local_irq_enable();
1585         }
1586         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1587         {
1588                 int nid;
1589
1590                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1591                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1592
1593                 for_each_node_state(nid, N_NORMAL_MEMORY) {
1594                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1595                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1596
1597                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1598                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1599                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1600                         }
1601                 }
1602         }
1603
1604         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1605         {
1606                 struct kmem_cache *cachep;
1607                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1608                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1609                         if (enable_cpucache(cachep))
1610                                 BUG();
1611                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1612         }
1613
1614         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1615         init_lock_keys();
1616
1617
1618         /* Done! */
1619         g_cpucache_up = FULL;
1620
1621         /*
1622          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1623          * cpu_cache_get for all new cpus
1624          */
1625         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1626
1627         /*
1628          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1629          * of the kernel is not yet operational.
1630          */
1631 }
1632
1633 static int __init cpucache_init(void)
1634 {
1635         int cpu;
1636
1637         /*
1638          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1639          */
1640         for_each_online_cpu(cpu)
1641                 start_cpu_timer(cpu);
1642         return 0;
1643 }
1644 __initcall(cpucache_init);
1645
1646 /*
1647  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1648  *
1649  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1650  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1651  * would be relatively rare and ignorable.
1652  */
1653 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1654 {
1655         struct page *page;
1656         int nr_pages;
1657         int i;
1658
1659 #ifndef CONFIG_MMU
1660         /*
1661          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1662          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1663          */
1664         flags |= __GFP_COMP;
1665 #endif
1666
1667         flags |= cachep->gfpflags;
1668         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1669                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1670
1671         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1672         if (!page)
1673                 return NULL;
1674
1675         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1676         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1677                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1678                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1679         else
1680                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1681                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1682         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1683                 __SetPageSlab(page + i);
1684         return page_address(page);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Interface to system's page release.
1689  */
1690 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1691 {
1692         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1693         struct page *page = virt_to_page(addr);
1694         const unsigned long nr_freed = i;
1695
1696         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1697                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1698                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1699         else
1700                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1701                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1702         while (i--) {
1703                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1704                 __ClearPageSlab(page);
1705                 page++;
1706         }
1707         if (current->reclaim_state)
1708                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1709         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1710 }
1711
1712 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1713 {
1714         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1715         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1716
1717         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1718         if (OFF_SLAB(cachep))
1719                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1720 }
1721
1722 #if DEBUG
1723
1724 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1725 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1726                             unsigned long caller)
1727 {
1728         int size = obj_size(cachep);
1729
1730         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1731
1732         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1733                 return;
1734
1735         *addr++ = 0x12345678;
1736         *addr++ = caller;
1737         *addr++ = smp_processor_id();
1738         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1739         {
1740                 unsigned long *sptr = &caller;
1741                 unsigned long svalue;
1742
1743                 while (!kstack_end(sptr)) {
1744                         svalue = *sptr++;
1745                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1746                                 *addr++ = svalue;
1747                                 size -= sizeof(unsigned long);
1748                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1749                                         break;
1750                         }
1751                 }
1752
1753         }
1754         *addr++ = 0x87654321;
1755 }
1756 #endif
1757
1758 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1759 {
1760         int size = obj_size(cachep);
1761         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1762
1763         memset(addr, val, size);
1764         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1765 }
1766
1767 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1768 {
1769         int i;
1770         unsigned char error = 0;
1771         int bad_count = 0;
1772
1773         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1774         for (i = 0; i < limit; i++) {
1775                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1776                         error = data[offset + i];
1777                         bad_count++;
1778                 }
1779                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1780         }
1781         printk("\n");
1782
1783         if (bad_count == 1) {
1784                 error ^= POISON_FREE;
1785                 if (!(error & (error - 1))) {
1786                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1787                                         "bad RAM.\n");
1788 #ifdef CONFIG_X86
1789                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1790                                         "test tool.\n");
1791 #else
1792                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1793 #endif
1794                 }
1795         }
1796 }
1797 #endif
1798
1799 #if DEBUG
1800
1801 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1802 {
1803         int i, size;
1804         char *realobj;
1805
1806         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1807                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1808                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1809                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1810         }
1811
1812         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1813                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1814                         *dbg_userword(cachep, objp));
1815                 print_symbol("(%s)",
1816                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1817                 printk("\n");
1818         }
1819         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1820         size = obj_size(cachep);
1821         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1822                 int limit;
1823                 limit = 16;
1824                 if (i + limit > size)
1825                         limit = size - i;
1826                 dump_line(realobj, i, limit);
1827         }
1828 }
1829
1830 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1831 {
1832         char *realobj;
1833         int size, i;
1834         int lines = 0;
1835
1836         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1837         size = obj_size(cachep);
1838
1839         for (i = 0; i < size; i++) {
1840                 char exp = POISON_FREE;
1841                 if (i == size - 1)
1842                         exp = POISON_END;
1843                 if (realobj[i] != exp) {
1844                         int limit;
1845                         /* Mismatch ! */
1846                         /* Print header */
1847                         if (lines == 0) {
1848                                 printk(KERN_ERR
1849                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1850                                         cachep->name, realobj, size);
1851                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1852                         }
1853                         /* Hexdump the affected line */
1854                         i = (i / 16) * 16;
1855                         limit = 16;
1856                         if (i + limit > size)
1857                                 limit = size - i;
1858                         dump_line(realobj, i, limit);
1859                         i += 16;
1860                         lines++;
1861                         /* Limit to 5 lines */
1862                         if (lines > 5)
1863                                 break;
1864                 }
1865         }
1866         if (lines != 0) {
1867                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1868                  * exist:
1869                  */
1870                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1871                 unsigned int objnr;
1872
1873                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1874                 if (objnr) {
1875                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1876                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1877                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1878                                realobj, size);
1879                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1880                 }
1881                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1882                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1883                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1884                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1885                                realobj, size);
1886                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1887                 }
1888         }
1889 }
1890 #endif
1891
1892 #if DEBUG
1893 /**
1894  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1895  * @cachep: cache pointer being destroyed
1896  * @slabp: slab pointer being destroyed
1897  *
1898  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1899  * destroyed.
1900  */
1901 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1902 {
1903         int i;
1904         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1905                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1906
1907                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1908 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1909                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1910                                         OFF_SLAB(cachep))
1911                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1912                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1913                         else
1914                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1915 #else
1916                         check_poison_obj(cachep, objp);
1917 #endif
1918                 }
1919                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1920                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1921                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1922                                            "was overwritten");
1923                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1924                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1925                                            "was overwritten");
1926                 }
1927         }
1928 }
1929 #else
1930 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1931 {
1932 }
1933 #endif
1934
1935 /**
1936  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1937  * @cachep: cache pointer being destroyed
1938  * @slabp: slab pointer being destroyed
1939  *
1940  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1941  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1942  * cache-lock is not held/needed.
1943  */
1944 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1945 {
1946         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1947
1948         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1949         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1950                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1951
1952                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1953                 slab_rcu->cachep = cachep;
1954                 slab_rcu->addr = addr;
1955                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1956         } else {
1957                 kmem_freepages(cachep, addr);
1958                 if (OFF_SLAB(cachep))
1959                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1960         }
1961 }
1962
1963 /*
1964  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1965  * size of kmem_list3.
1966  */
1967 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1968 {
1969         int node;
1970
1971         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
1972                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1973                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1974                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1975                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1976         }
1977 }
1978
1979 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1980 {
1981         int i;
1982         struct kmem_list3 *l3;
1983
1984         for_each_online_cpu(i)
1985             kfree(cachep->array[i]);
1986
1987         /* NUMA: free the list3 structures */
1988         for_each_online_node(i) {
1989                 l3 = cachep->nodelists[i];
1990                 if (l3) {
1991                         kfree(l3->shared);
1992                         free_alien_cache(l3->alien);
1993                         kfree(l3);
1994                 }
1995         }
1996         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1997 }
1998
1999
2000 /**
2001  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2002  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2003  * @size: size of objects to be created in this cache.
2004  * @align: required alignment for the objects.
2005  * @flags: slab allocation flags
2006  *
2007  * Also calculates the number of objects per slab.
2008  *
2009  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2010  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2011  * towards high-order requests, this should be changed.
2012  */
2013 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2014                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2015 {
2016         unsigned long offslab_limit;
2017         size_t left_over = 0;
2018         int gfporder;
2019
2020         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2021                 unsigned int num;
2022                 size_t remainder;
2023
2024                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2025                 if (!num)
2026                         continue;
2027
2028                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2029                         /*
2030                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2031                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2032                          * looping condition in cache_grow().
2033                          */
2034                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2035                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2036
2037                         if (num > offslab_limit)
2038                                 break;
2039                 }
2040
2041                 /* Found something acceptable - save it away */
2042                 cachep->num = num;
2043                 cachep->gfporder = gfporder;
2044                 left_over = remainder;
2045
2046                 /*
2047                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2048                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2049                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2050                  */
2051                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2052                         break;
2053
2054                 /*
2055                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2056                  * currently bad for the gfp()s.
2057                  */
2058                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2059                         break;
2060
2061                 /*
2062                  * Acceptable internal fragmentation?
2063                  */
2064                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2065                         break;
2066         }
2067         return left_over;
2068 }
2069
2070 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2071 {
2072         if (g_cpucache_up == FULL)
2073                 return enable_cpucache(cachep);
2074
2075         if (g_cpucache_up == NONE) {
2076                 /*
2077                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2078                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2079                  * further caches will BUG().
2080                  */
2081                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2082
2083                 /*
2084                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2085                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2086                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2087                  */
2088                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2089                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2090                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2091                 else
2092                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2093         } else {
2094                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2095                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2096
2097                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2098                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2099                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2100                 } else {
2101                         int node;
2102                         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2103                                 cachep->nodelists[node] =
2104                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2105                                                 GFP_KERNEL, node);
2106                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2107                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2108                         }
2109                 }
2110         }
2111         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2112                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2113                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2114
2115         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2116         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2117         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2118         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2119         cachep->batchcount = 1;
2120         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2121         return 0;
2122 }
2123
2124 /**
2125  * kmem_cache_create - Create a cache.
2126  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2127  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2128  * @align: The required alignment for the objects.
2129  * @flags: SLAB flags
2130  * @ctor: A constructor for the objects.
2131  *
2132  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2133  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2134  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2135  *
2136  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2137  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2138  *
2139  * The flags are
2140  *
2141  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2142  * to catch references to uninitialised memory.
2143  *
2144  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2145  * for buffer overruns.
2146  *
2147  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2148  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2149  * as davem.
2150  */
2151 struct kmem_cache *
2152 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2153         unsigned long flags,
2154         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
2155 {
2156         size_t left_over, slab_size, ralign;
2157         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2158
2159         /*
2160          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2161          */
2162         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2163             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2164                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2165                                 name);
2166                 BUG();
2167         }
2168
2169         /*
2170          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2171          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2172          */
2173         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2174
2175         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2176                 char tmp;
2177                 int res;
2178
2179                 /*
2180                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2181                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2182                  * area of the module.  Print a warning.
2183                  */
2184                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2185                 if (res) {
2186                         printk(KERN_ERR
2187                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2188                                pc->buffer_size);
2189                         continue;
2190                 }
2191
2192                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2193                         printk(KERN_ERR
2194                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2195                         dump_stack();
2196                         goto oops;
2197                 }
2198         }
2199
2200 #if DEBUG
2201         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2202 #if FORCED_DEBUG
2203         /*
2204          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2205          * large objects, if the increased size would increase the object size
2206          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2207          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2208          */
2209         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2210                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2211                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2212         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2213                 flags |= SLAB_POISON;
2214 #endif
2215         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2216                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2217 #endif
2218         /*
2219          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2220          * isn't available.
2221          */
2222         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2223
2224         /*
2225          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2226          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2227          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2228          */
2229         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2230                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2231                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2232         }
2233
2234         /* calculate the final buffer alignment: */
2235
2236         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2237         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2238                 /*
2239                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2240                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2241                  * one cacheline.
2242                  */
2243                 ralign = cache_line_size();
2244                 while (size <= ralign / 2)
2245                         ralign /= 2;
2246         } else {
2247                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2248         }
2249
2250         /*
2251          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2252          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2253          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2254          */
2255         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2256                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2257
2258         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2259                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2260                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2261                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2262                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2263                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2264         }
2265
2266         /* 2) arch mandated alignment */
2267         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2268                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2269         }
2270         /* 3) caller mandated alignment */
2271         if (ralign < align) {
2272                 ralign = align;
2273         }
2274         /* disable debug if necessary */
2275         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2276                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2277         /*
2278          * 4) Store it.
2279          */
2280         align = ralign;
2281
2282         /* Get cache's description obj. */
2283         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2284         if (!cachep)
2285                 goto oops;
2286
2287 #if DEBUG
2288         cachep->obj_size = size;
2289
2290         /*
2291          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2292          * into align above.
2293          */
2294         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2295                 /* add space for red zone words */
2296                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2297                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2298         }
2299         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2300                 /* user store requires one word storage behind the end of
2301                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2302                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2303                  */
2304                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2305                         size += REDZONE_ALIGN;
2306                 else
2307                         size += BYTES_PER_WORD;
2308         }
2309 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2310         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2311             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2312                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2313                 size = PAGE_SIZE;
2314         }
2315 #endif
2316 #endif
2317
2318         /*
2319          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2320          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2321          * it too early on.)
2322          */
2323         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2324                 /*
2325                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2326                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2327                  */
2328                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2329
2330         size = ALIGN(size, align);
2331
2332         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2333
2334         if (!cachep->num) {
2335                 printk(KERN_ERR
2336                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2337                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2338                 cachep = NULL;
2339                 goto oops;
2340         }
2341         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2342                           + sizeof(struct slab), align);
2343
2344         /*
2345          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2346          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2347          */
2348         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2349                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2350                 left_over -= slab_size;
2351         }
2352
2353         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2354                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2355                 slab_size =
2356                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2357         }
2358
2359         cachep->colour_off = cache_line_size();
2360         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2361         if (cachep->colour_off < align)
2362                 cachep->colour_off = align;
2363         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2364         cachep->slab_size = slab_size;
2365         cachep->flags = flags;
2366         cachep->gfpflags = 0;
2367         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2368                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2369         cachep->buffer_size = size;
2370         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2371
2372         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2373                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2374                 /*
2375                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2376                  * But since we go off slab only for object size greater than
2377                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2378                  * this should not happen at all.
2379                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2380                  */
2381                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2382         }
2383         cachep->ctor = ctor;
2384         cachep->name = name;
2385
2386         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2387                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2388                 cachep = NULL;
2389                 goto oops;
2390         }
2391
2392         /* cache setup completed, link it into the list */
2393         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2394 oops:
2395         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2396                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2397                       name);
2398         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2399         return cachep;
2400 }
2401 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2402
2403 #if DEBUG
2404 static void check_irq_off(void)
2405 {
2406         BUG_ON(!irqs_disabled());
2407 }
2408
2409 static void check_irq_on(void)
2410 {
2411         BUG_ON(irqs_disabled());
2412 }
2413
2414 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2415 {
2416 #ifdef CONFIG_SMP
2417         check_irq_off();
2418         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2419 #endif
2420 }
2421
2422 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2423 {
2424 #ifdef CONFIG_SMP
2425         check_irq_off();
2426         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2427 #endif
2428 }
2429
2430 #else
2431 #define check_irq_off() do { } while(0)
2432 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2433 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2434 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2435 #endif
2436
2437 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2438                         struct array_cache *ac,
2439                         int force, int node);
2440
2441 static void do_drain(void *arg)
2442 {
2443         struct kmem_cache *cachep = arg;
2444         struct array_cache *ac;
2445         int node = numa_node_id();
2446
2447         check_irq_off();
2448         ac = cpu_cache_get(cachep);
2449         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2450         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2451         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2452         ac->avail = 0;
2453 }
2454
2455 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2456 {
2457         struct kmem_list3 *l3;
2458         int node;
2459
2460         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2461         check_irq_on();
2462         for_each_online_node(node) {
2463                 l3 = cachep->nodelists[node];
2464                 if (l3 && l3->alien)
2465                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2466         }
2467
2468         for_each_online_node(node) {
2469                 l3 = cachep->nodelists[node];
2470                 if (l3)
2471                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2472         }
2473 }
2474
2475 /*
2476  * Remove slabs from the list of free slabs.
2477  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2478  *
2479  * Returns the actual number of slabs released.
2480  */
2481 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2482                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2483 {
2484         struct list_head *p;
2485         int nr_freed;
2486         struct slab *slabp;
2487
2488         nr_freed = 0;
2489         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2490
2491                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2492                 p = l3->slabs_free.prev;
2493                 if (p == &l3->slabs_free) {
2494                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2495                         goto out;
2496                 }
2497
2498                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2499 #if DEBUG
2500                 BUG_ON(slabp->inuse);
2501 #endif
2502                 list_del(&slabp->list);
2503                 /*
2504                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2505                  * to the cache.
2506                  */
2507                 l3->free_objects -= cache->num;
2508                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2509                 slab_destroy(cache, slabp);
2510                 nr_freed++;
2511         }
2512 out:
2513         return nr_freed;
2514 }
2515
2516 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2517 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2518 {
2519         int ret = 0, i = 0;
2520         struct kmem_list3 *l3;
2521
2522         drain_cpu_caches(cachep);
2523
2524         check_irq_on();
2525         for_each_online_node(i) {
2526                 l3 = cachep->nodelists[i];
2527                 if (!l3)
2528                         continue;
2529
2530                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2531
2532                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2533                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2534         }
2535         return (ret ? 1 : 0);
2536 }
2537
2538 /**
2539  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2540  * @cachep: The cache to shrink.
2541  *
2542  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2543  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2544  */
2545 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2546 {
2547         int ret;
2548         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2549
2550         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2551         ret = __cache_shrink(cachep);
2552         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2553         return ret;
2554 }
2555 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2556
2557 /**
2558  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2559  * @cachep: the cache to destroy
2560  *
2561  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2562  *
2563  * It is expected this function will be called by a module when it is
2564  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2565  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2566  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2567  *
2568  * The cache must be empty before calling this function.
2569  *
2570  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2571  * during the kmem_cache_destroy().
2572  */
2573 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2574 {
2575         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2576
2577         /* Find the cache in the chain of caches. */
2578         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2579         /*
2580          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2581          */
2582         list_del(&cachep->next);
2583         if (__cache_shrink(cachep)) {
2584                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2585                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2586                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2587                 return;
2588         }
2589
2590         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2591                 synchronize_rcu();
2592
2593         __kmem_cache_destroy(cachep);
2594         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2595 }
2596 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2597
2598 /*
2599  * Get the memory for a slab management obj.
2600  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2601  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2602  * come from the same cache which is getting created because,
2603  * when we are searching for an appropriate cache for these
2604  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2605  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2606  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2607  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2608  */
2609 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2610                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2611                                    int nodeid)
2612 {
2613         struct slab *slabp;
2614
2615         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2616                 /* Slab management obj is off-slab. */
2617                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2618                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2619                 if (!slabp)
2620                         return NULL;
2621         } else {
2622                 slabp = objp + colour_off;
2623                 colour_off += cachep->slab_size;
2624         }
2625         slabp->inuse = 0;
2626         slabp->colouroff = colour_off;
2627         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2628         slabp->nodeid = nodeid;
2629         return slabp;
2630 }
2631
2632 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2633 {
2634         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2635 }
2636
2637 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2638                             struct slab *slabp)
2639 {
2640         int i;
2641
2642         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2643                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2644 #if DEBUG
2645                 /* need to poison the objs? */
2646                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2647                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2648                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2649                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2650
2651                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2652                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2653                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2654                 }
2655                 /*
2656                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2657                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2658                  * They must also be threaded.
2659                  */
2660                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2661                         cachep->ctor(cachep, objp + obj_offset(cachep));
2662
2663                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2664                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2665                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2666                                            " end of an object");
2667                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2668                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2669                                            " start of an object");
2670                 }
2671                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2672                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2673                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2674                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2675 #else
2676                 if (cachep->ctor)
2677                         cachep->ctor(cachep, objp);
2678 #endif
2679                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2680         }
2681         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2682         slabp->free = 0;
2683 }
2684
2685 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2686 {
2687         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2688                 if (flags & GFP_DMA)
2689                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2690                 else
2691                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2692         }
2693 }
2694
2695 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2696                                 int nodeid)
2697 {
2698         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2699         kmem_bufctl_t next;
2700
2701         slabp->inuse++;
2702         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2703 #if DEBUG
2704         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2705         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2706 #endif
2707         slabp->free = next;
2708
2709         return objp;
2710 }
2711
2712 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2713                                 void *objp, int nodeid)
2714 {
2715         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2716
2717 #if DEBUG
2718         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2719         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2720
2721         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2722                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2723                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2724                 BUG();
2725         }
2726 #endif
2727         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2728         slabp->free = objnr;
2729         slabp->inuse--;
2730 }
2731
2732 /*
2733  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2734  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2735  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2736  */
2737 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2738                            void *addr)
2739 {
2740         int nr_pages;
2741         struct page *page;
2742
2743         page = virt_to_page(addr);
2744
2745         nr_pages = 1;
2746         if (likely(!PageCompound(page)))
2747                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2748
2749         do {
2750                 page_set_cache(page, cache);
2751                 page_set_slab(page, slab);
2752                 page++;
2753         } while (--nr_pages);
2754 }
2755
2756 /*
2757  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2758  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2759  */
2760 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2761                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2762 {
2763         struct slab *slabp;
2764         size_t offset;
2765         gfp_t local_flags;
2766         struct kmem_list3 *l3;
2767
2768         /*
2769          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2770          * critical path in kmem_cache_alloc().
2771          */
2772         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2773         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2774
2775         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2776         check_irq_off();
2777         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2778         spin_lock(&l3->list_lock);
2779
2780         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2781         offset = l3->colour_next;
2782         l3->colour_next++;
2783         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2784                 l3->colour_next = 0;
2785         spin_unlock(&l3->list_lock);
2786
2787         offset *= cachep->colour_off;
2788
2789         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2790                 local_irq_enable();
2791
2792         /*
2793          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2794          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2795          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2796          * will eventually be caught here (where it matters).
2797          */
2798         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2799
2800         /*
2801          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2802          * 'nodeid'.
2803          */
2804         if (!objp)
2805                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2806         if (!objp)
2807                 goto failed;
2808
2809         /* Get slab management. */
2810         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2811                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2812         if (!slabp)
2813                 goto opps1;
2814
2815         slabp->nodeid = nodeid;
2816         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2817
2818         cache_init_objs(cachep, slabp);
2819
2820         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2821                 local_irq_disable();
2822         check_irq_off();
2823         spin_lock(&l3->list_lock);
2824
2825         /* Make slab active. */
2826         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2827         STATS_INC_GROWN(cachep);
2828         l3->free_objects += cachep->num;
2829         spin_unlock(&l3->list_lock);
2830         return 1;
2831 opps1:
2832         kmem_freepages(cachep, objp);
2833 failed:
2834         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2835                 local_irq_disable();
2836         return 0;
2837 }
2838
2839 #if DEBUG
2840
2841 /*
2842  * Perform extra freeing checks:
2843  * - detect bad pointers.
2844  * - POISON/RED_ZONE checking
2845  */
2846 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2847 {
2848         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2849                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2850                        (unsigned long)objp);
2851                 BUG();
2852         }
2853 }
2854
2855 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2856 {
2857         unsigned long long redzone1, redzone2;
2858
2859         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2860         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2861
2862         /*
2863          * Redzone is ok.
2864          */
2865         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2866                 return;
2867
2868         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2869                 slab_error(cache, "double free detected");
2870         else
2871                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2872
2873         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2874                         obj, redzone1, redzone2);
2875 }
2876
2877 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2878                                    void *caller)
2879 {
2880         struct page *page;
2881         unsigned int objnr;
2882         struct slab *slabp;
2883
2884         objp -= obj_offset(cachep);
2885         kfree_debugcheck(objp);
2886         page = virt_to_head_page(objp);
2887
2888         slabp = page_get_slab(page);
2889
2890         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2891                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2892                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2893                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2894         }
2895         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2896                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2897
2898         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2899
2900         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2901         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2902
2903 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2904         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2905 #endif
2906         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2907 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2908                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2909                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2910                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2911                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2912                 } else {
2913                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2914                 }
2915 #else
2916                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2917 #endif
2918         }
2919         return objp;
2920 }
2921
2922 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2923 {
2924         kmem_bufctl_t i;
2925         int entries = 0;
2926
2927         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2928         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2929                 entries++;
2930                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2931                         goto bad;
2932         }
2933         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2934 bad:
2935                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2936                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2937                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2938                 for (i = 0;
2939                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2940                      i++) {
2941                         if (i % 16 == 0)
2942                                 printk("\n%03x:", i);
2943                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2944                 }
2945                 printk("\n");
2946                 BUG();
2947         }
2948 }
2949 #else
2950 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2951 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2952 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2953 #endif
2954
2955 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2956 {
2957         int batchcount;
2958         struct kmem_list3 *l3;
2959         struct array_cache *ac;
2960         int node;
2961
2962         node = numa_node_id();
2963
2964         check_irq_off();
2965         ac = cpu_cache_get(cachep);
2966 retry:
2967         batchcount = ac->batchcount;
2968         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2969                 /*
2970                  * If there was little recent activity on this cache, then
2971                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2972                  * refill bouncing.
2973                  */
2974                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2975         }
2976         l3 = cachep->nodelists[node];
2977
2978         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2979         spin_lock(&l3->list_lock);
2980
2981         /* See if we can refill from the shared array */
2982         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2983                 goto alloc_done;
2984
2985         while (batchcount > 0) {
2986                 struct list_head *entry;
2987                 struct slab *slabp;
2988                 /* Get slab alloc is to come from. */
2989                 entry = l3->slabs_partial.next;
2990                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2991                         l3->free_touched = 1;
2992                         entry = l3->slabs_free.next;
2993                         if (entry == &l3->slabs_free)
2994                                 goto must_grow;
2995                 }
2996
2997                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2998                 check_slabp(cachep, slabp);
2999                 check_spinlock_acquired(cachep);
3000
3001                 /*
3002                  * The slab was either on partial or free list so
3003                  * there must be at least one object available for
3004                  * allocation.
3005                  */
3006                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3007
3008                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3009                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3010                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3011                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3012
3013                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3014                                                             node);
3015                 }
3016                 check_slabp(cachep, slabp);
3017
3018                 /* move slabp to correct slabp list: */
3019                 list_del(&slabp->list);
3020                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3021                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3022                 else
3023                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3024         }
3025
3026 must_grow:
3027         l3->free_objects -= ac->avail;
3028 alloc_done:
3029         spin_unlock(&l3->list_lock);
3030
3031         if (unlikely(!ac->avail)) {
3032                 int x;
3033                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3034
3035                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3036                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3037                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3038                         return NULL;
3039
3040                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3041                         goto retry;
3042         }
3043         ac->touched = 1;
3044         return ac->entry[--ac->avail];
3045 }
3046
3047 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3048                                                 gfp_t flags)
3049 {
3050         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3051 #if DEBUG
3052         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3053 #endif
3054 }
3055
3056 #if DEBUG
3057 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3058                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3059 {
3060         if (!objp)
3061                 return objp;
3062         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3063 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3064                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3065                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3066                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3067                 else
3068                         check_poison_obj(cachep, objp);
3069 #else
3070                 check_poison_obj(cachep, objp);
3071 #endif
3072                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3073         }
3074         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3075                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3076
3077         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3078                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3079                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3080                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3081                                                 " object was overwritten");
3082                         printk(KERN_ERR
3083                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3084                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3085                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3086                 }
3087                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3088                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3089         }
3090 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3091         {
3092                 struct slab *slabp;
3093                 unsigned objnr;
3094
3095                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3096                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3097                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3098         }
3099 #endif
3100         objp += obj_offset(cachep);
3101         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3102                 cachep->ctor(cachep, objp);
3103 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3104         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3105                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3106                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3107         }
3108 #endif
3109         return objp;
3110 }
3111 #else
3112 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3113 #endif
3114
3115 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3116
3117 static struct failslab_attr {
3118
3119         struct fault_attr attr;
3120
3121         u32 ignore_gfp_wait;
3122 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3123         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3124 #endif
3125
3126 } failslab = {
3127         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3128         .ignore_gfp_wait = 1,
3129 };
3130
3131 static int __init setup_failslab(char *str)
3132 {
3133         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3134 }
3135 __setup("failslab=", setup_failslab);
3136
3137 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3138 {
3139         if (cachep == &cache_cache)
3140                 return 0;
3141         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3142                 return 0;
3143         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3144                 return 0;
3145
3146         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3147 }
3148
3149 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3150
3151 static int __init failslab_debugfs(void)
3152 {
3153         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3154         struct dentry *dir;
3155         int err;
3156
3157         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3158         if (err)
3159                 return err;
3160         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3161
3162         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3163                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3164                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3165
3166         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3167                 err = -ENOMEM;
3168                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3169                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3170         }
3171
3172         return err;
3173 }
3174
3175 late_initcall(failslab_debugfs);
3176
3177 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3178
3179 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3180
3181 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3182 {
3183         return 0;
3184 }
3185
3186 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3187
3188 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3189 {
3190         void *objp;
3191         struct array_cache *ac;
3192
3193         check_irq_off();
3194
3195         ac = cpu_cache_get(cachep);
3196         if (likely(ac->avail)) {
3197                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3198                 ac->touched = 1;
3199                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3200         } else {
3201                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3202                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3203         }
3204         return objp;
3205 }
3206
3207 #ifdef CONFIG_NUMA
3208 /*
3209  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3210  *
3211  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3212  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3213  */
3214 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3215 {
3216         int nid_alloc, nid_here;
3217
3218         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3219                 return NULL;
3220         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3221         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3222                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3223         else if (current->mempolicy)
3224                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3225         if (nid_alloc != nid_here)
3226                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3227         return NULL;
3228 }
3229
3230 /*
3231  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3232  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3233  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3234  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3235  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3236  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3237  */
3238 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3239 {
3240         struct zonelist *zonelist;
3241         gfp_t local_flags;
3242         struct zone **z;
3243         void *obj = NULL;
3244         int nid;
3245
3246         if (flags & __GFP_THISNODE)
3247                 return NULL;
3248
3249         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3250                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3251         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3252
3253 retry:
3254         /*
3255          * Look through allowed nodes for objects available
3256          * from existing per node queues.
3257          */
3258         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3259                 nid = zone_to_nid(*z);
3260
3261                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3262                         cache->nodelists[nid] &&
3263                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3264                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3265                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3266         }
3267
3268         if (!obj) {
3269                 /*
3270                  * This allocation will be performed within the constraints
3271                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3272                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3273                  * set and go into memory reserves if necessary.
3274                  */
3275                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3276                         local_irq_enable();
3277                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3278                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3279                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3280                         local_irq_disable();
3281                 if (obj) {
3282                         /*
3283                          * Insert into the appropriate per node queues
3284                          */
3285                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3286                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3287                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3288                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3289                                 if (!obj)
3290                                         /*
3291                                          * Another processor may allocate the
3292                                          * objects in the slab since we are
3293                                          * not holding any locks.
3294                                          */
3295                                         goto retry;
3296                         } else {
3297                                 /* cache_grow already freed obj */
3298                                 obj = NULL;
3299                         }
3300                 }
3301         }
3302         return obj;
3303 }
3304
3305 /*
3306  * A interface to enable slab creation on nodeid
3307  */
3308 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3309                                 int nodeid)
3310 {
3311         struct list_head *entry;
3312         struct slab *slabp;
3313         struct kmem_list3 *l3;
3314         void *obj;
3315         int x;
3316
3317         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3318         BUG_ON(!l3);
3319
3320 retry:
3321         check_irq_off();
3322         spin_lock(&l3->list_lock);
3323         entry = l3->slabs_partial.next;
3324         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3325                 l3->free_touched = 1;
3326                 entry = l3->slabs_free.next;
3327                 if (entry == &l3->slabs_free)
3328                         goto must_grow;
3329         }
3330
3331         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3332         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3333         check_slabp(cachep, slabp);
3334
3335         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3336         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3337         STATS_SET_HIGH(cachep);
3338
3339         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3340
3341         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3342         check_slabp(cachep, slabp);
3343         l3->free_objects--;
3344         /* move slabp to correct slabp list: */
3345         list_del(&slabp->list);
3346
3347         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3348                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3349         else
3350                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3351
3352         spin_unlock(&l3->list_lock);
3353         goto done;
3354
3355 must_grow:
3356         spin_unlock(&l3->list_lock);
3357         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3358         if (x)
3359                 goto retry;
3360
3361         return fallback_alloc(cachep, flags);
3362
3363 done:
3364         return obj;
3365 }
3366
3367 /**
3368  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3369  * @cachep: The cache to allocate from.
3370  * @flags: See kmalloc().
3371  * @nodeid: node number of the target node.
3372  * @caller: return address of caller, used for debug information
3373  *
3374  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3375  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3376  *
3377  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3378  */
3379 static __always_inline void *
3380 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3381                    void *caller)
3382 {
3383         unsigned long save_flags;
3384         void *ptr;
3385
3386         if (should_failslab(cachep, flags))
3387                 return NULL;
3388
3389         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3390         local_irq_save(save_flags);
3391
3392         if (unlikely(nodeid == -1))
3393                 nodeid = numa_node_id();
3394
3395         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3396                 /* Node not bootstrapped yet */
3397                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3398                 goto out;
3399         }
3400
3401         if (nodeid == numa_node_id()) {
3402                 /*
3403                  * Use the locally cached objects if possible.
3404                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3405                  * to other nodes. It may fail while we still have
3406                  * objects on other nodes available.
3407                  */
3408                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3409                 if (ptr)
3410                         goto out;
3411         }
3412         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3413         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3414   out:
3415         local_irq_restore(save_flags);
3416         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3417
3418         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3419                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3420
3421         return ptr;
3422 }
3423
3424 static __always_inline void *
3425 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3426 {
3427         void *objp;
3428
3429         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3430                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3431                 if (objp)
3432                         goto out;
3433         }
3434         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3435
3436         /*
3437          * We may just have run out of memory on the local node.
3438          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3439          */
3440         if (!objp)
3441                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3442
3443   out:
3444         return objp;
3445 }
3446 #else
3447
3448 static __always_inline void *
3449 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3450 {
3451         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3452 }
3453
3454 #endif /* CONFIG_NUMA */
3455
3456 static __always_inline void *
3457 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3458 {
3459         unsigned long save_flags;
3460         void *objp;
3461
3462         if (should_failslab(cachep, flags))
3463                 return NULL;
3464
3465         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3466         local_irq_save(save_flags);
3467         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3468         local_irq_restore(save_flags);
3469         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3470         prefetchw(objp);
3471
3472         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3473                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3474
3475         return objp;
3476 }
3477
3478 /*
3479  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3480  */
3481 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3482                        int node)
3483 {
3484         int i;
3485         struct kmem_list3 *l3;
3486
3487         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3488                 void *objp = objpp[i];
3489                 struct slab *slabp;
3490
3491                 slabp = virt_to_slab(objp);
3492                 l3 = cachep->nodelists[node];
3493                 list_del(&slabp->list);
3494                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3495                 check_slabp(cachep, slabp);
3496                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3497                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3498                 l3->free_objects++;
3499                 check_slabp(cachep, slabp);
3500
3501                 /* fixup slab chains */
3502                 if (slabp->inuse == 0) {
3503                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3504                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3505                                 /* No need to drop any previously held
3506                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3507                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3508                                  * a different cache, refer to comments before
3509                                  * alloc_slabmgmt.
3510                                  */
3511                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3512                         } else {
3513                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3514                         }
3515                 } else {
3516                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3517                          * partial list on free - maximum time for the
3518                          * other objects to be freed, too.
3519                          */
3520                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3521                 }
3522         }
3523 }
3524
3525 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3526 {
3527         int batchcount;
3528         struct kmem_list3 *l3;
3529         int node = numa_node_id();
3530
3531         batchcount = ac->batchcount;
3532 #if DEBUG
3533         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3534 #endif
3535         check_irq_off();
3536         l3 = cachep->nodelists[node];
3537         spin_lock(&l3->list_lock);
3538         if (l3->shared) {
3539                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3540                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3541                 if (max) {
3542                         if (batchcount > max)
3543                                 batchcount = max;
3544                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3545                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3546                         shared_array->avail += batchcount;
3547                         goto free_done;
3548                 }
3549         }
3550
3551         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3552 free_done:
3553 #if STATS
3554         {
3555                 int i = 0;
3556                 struct list_head *p;
3557
3558                 p = l3->slabs_free.next;
3559                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3560                         struct slab *slabp;
3561
3562                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3563                         BUG_ON(slabp->inuse);
3564
3565                         i++;
3566                         p = p->next;
3567                 }
3568                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3569         }
3570 #endif
3571         spin_unlock(&l3->list_lock);
3572         ac->avail -= batchcount;
3573         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3574 }
3575
3576 /*
3577  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3578  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3579  */
3580 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3581 {
3582         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3583
3584         check_irq_off();
3585         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3586
3587         /*
3588          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3589          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3590          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3591          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3592          * the cache.
3593          */
3594         if (numa_platform && cache_free_alien(cachep, objp))
3595                 return;
3596
3597         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3598                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3599                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3600                 return;
3601         } else {
3602                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3603                 cache_flusharray(cachep, ac);
3604                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3605         }
3606 }
3607
3608 /**
3609  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3610  * @cachep: The cache to allocate from.
3611  * @flags: See kmalloc().
3612  *
3613  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3614  * if the cache has no available objects.
3615  */
3616 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3617 {
3618         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3619 }
3620 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3621
3622 /**
3623  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3624  *      be a slab entry.
3625  * @cachep: the cache we're checking against
3626  * @ptr: pointer to validate
3627  *
3628  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3629  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3630  * part of the slab cache in question, but it at least
3631  * validates that the pointer can be dereferenced and
3632  * looks half-way sane.
3633  *
3634  * Currently only used for dentry validation.
3635  */
3636 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3637 {
3638         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3639         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3640         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3641         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3642         struct page *page;
3643
3644         if (unlikely(addr < min_addr))
3645                 goto out;
3646         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3647                 goto out;
3648         if (unlikely(addr & align_mask))
3649                 goto out;
3650         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3651                 goto out;
3652         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3653                 goto out;
3654         page = virt_to_page(ptr);
3655         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3656                 goto out;
3657         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3658                 goto out;
3659         return 1;
3660 out:
3661         return 0;
3662 }
3663
3664 #ifdef CONFIG_NUMA
3665 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3666 {
3667         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3668                         __builtin_return_address(0));
3669 }
3670 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3671
3672 static __always_inline void *
3673 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3674 {
3675         struct kmem_cache *cachep;
3676
3677         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3678         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3679                 return cachep;
3680         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3681 }
3682
3683 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3684 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3685 {
3686         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3687                         __builtin_return_address(0));
3688 }
3689 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3690
3691 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3692                 int node, void *caller)
3693 {
3694         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3695 }
3696 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3697 #else
3698 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3699 {
3700         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3701 }
3702 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3703 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3704 #endif /* CONFIG_NUMA */
3705
3706 /**
3707  * __do_kmalloc - allocate memory
3708  * @size: how many bytes of memory are required.
3709  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3710  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3711  */
3712 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3713                                           void *caller)
3714 {
3715         struct kmem_cache *cachep;
3716
3717         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3718          * __ with kmem_.
3719          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3720          * functions.
3721          */
3722         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3723         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3724                 return cachep;
3725         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3726 }
3727
3728
3729 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3730 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3731 {
3732         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3733 }
3734 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3735
3736 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3737 {
3738         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3739 }
3740 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3741
3742 #else
3743 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3744 {
3745         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3746 }
3747 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3748 #endif
3749
3750 /**
3751  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3752  * @cachep: The cache the allocation was from.
3753  * @objp: The previously allocated object.
3754  *
3755  * Free an object which was previously allocated from this
3756  * cache.
3757  */
3758 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3759 {
3760         unsigned long flags;
3761
3762         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3763
3764         local_irq_save(flags);
3765         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3766         __cache_free(cachep, objp);
3767         local_irq_restore(flags);
3768 }
3769 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3770
3771 /**
3772  * kfree - free previously allocated memory
3773  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3774  *
3775  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3776  *
3777  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3778  * or you will run into trouble.
3779  */
3780 void kfree(const void *objp)
3781 {
3782         struct kmem_cache *c;
3783         unsigned long flags;
3784
3785         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3786                 return;
3787         local_irq_save(flags);
3788         kfree_debugcheck(objp);
3789         c = virt_to_cache(objp);
3790         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3791         __cache_free(c, (void *)objp);
3792         local_irq_restore(flags);
3793 }
3794 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3795
3796 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3797 {
3798         return obj_size(cachep);
3799 }
3800 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3801
3802 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3803 {
3804         return cachep->name;
3805 }
3806 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3807
3808 /*
3809  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3810  */
3811 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3812 {
3813         int node;
3814         struct kmem_list3 *l3;
3815         struct array_cache *new_shared;
3816         struct array_cache **new_alien = NULL;
3817
3818         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3819
3820                 if (use_alien_caches) {
3821                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3822                         if (!new_alien)
3823                                 goto fail;
3824                 }
3825
3826                 new_shared = NULL;
3827                 if (cachep->shared) {
3828                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3829                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3830                                         0xbaadf00d);
3831                         if (!new_shared) {
3832                                 free_alien_cache(new_alien);
3833                                 goto fail;
3834                         }
3835                 }
3836
3837                 l3 = cachep->nodelists[node];
3838                 if (l3) {
3839                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3840
3841                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3842
3843                         if (shared)
3844                                 free_block(cachep, shared->entry,
3845                                                 shared->avail, node);
3846
3847                         l3->shared = new_shared;
3848                         if (!l3->alien) {
3849                                 l3->alien = new_alien;
3850                                 new_alien = NULL;
3851                         }
3852                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3853                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3854                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3855                         kfree(shared);
3856                         free_alien_cache(new_alien);
3857                         continue;
3858                 }
3859                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3860                 if (!l3) {
3861                         free_alien_cache(new_alien);
3862                         kfree(new_shared);
3863                         goto fail;
3864                 }
3865
3866                 kmem_list3_init(l3);
3867                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3868                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3869                 l3->shared = new_shared;
3870                 l3->alien = new_alien;
3871                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3872                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3873                 cachep->nodelists[node] = l3;
3874         }
3875         return 0;
3876
3877 fail:
3878         if (!cachep->next.next) {
3879                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3880                 node--;
3881                 while (node >= 0) {
3882                         if (cachep->nodelists[node]) {
3883                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3884
3885                                 kfree(l3->shared);
3886                                 free_alien_cache(l3->alien);
3887                                 kfree(l3);
3888                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3889                         }
3890                         node--;
3891                 }
3892         }
3893         return -ENOMEM;
3894 }
3895
3896 struct ccupdate_struct {
3897         struct kmem_cache *cachep;
3898         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3899 };
3900
3901 static void do_ccupdate_local(void *info)
3902 {
3903         struct ccupdate_struct *new = info;
3904         struct array_cache *old;
3905
3906         check_irq_off();
3907         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3908
3909         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3910         new->new[smp_processor_id()] = old;
3911 }
3912
3913 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3914 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3915                                 int batchcount, int shared)
3916 {
3917         struct ccupdate_struct *new;
3918         int i;
3919
3920         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3921         if (!new)
3922                 return -ENOMEM;
3923
3924         for_each_online_cpu(i) {
3925                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3926                                                 batchcount);
3927                 if (!new->new[i]) {
3928                         for (i--; i >= 0; i--)
3929                                 kfree(new->new[i]);
3930                         kfree(new);
3931                         return -ENOMEM;
3932                 }
3933         }
3934         new->cachep = cachep;
3935
3936         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3937
3938         check_irq_on();
3939         cachep->batchcount = batchcount;
3940         cachep->limit = limit;
3941         cachep->shared = shared;
3942
3943         for_each_online_cpu(i) {
3944                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3945                 if (!ccold)
3946                         continue;
3947                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3948                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3949                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3950                 kfree(ccold);
3951         }
3952         kfree(new);
3953         return alloc_kmemlist(cachep);
3954 }
3955
3956 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3957 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3958 {
3959         int err;
3960         int limit, shared;
3961
3962         /*
3963          * The head array serves three purposes:
3964          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3965          * - reduce the number of spinlock operations.
3966          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3967          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3968          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3969          * Bonwick.
3970          */
3971         if (cachep->buffer_size > 131072)
3972                 limit = 1;
3973         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3974                 limit = 8;
3975         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3976                 limit = 24;
3977         else if (cachep->buffer_size > 256)
3978                 limit = 54;
3979         else
3980                 limit = 120;
3981
3982         /*
3983          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3984          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3985          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3986          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3987          * replaces Bonwick's magazine layer.
3988          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3989          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3990          */
3991         shared = 0;
3992         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3993                 shared = 8;
3994
3995 #if DEBUG
3996         /*
3997          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3998          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3999          */
4000         if (limit > 32)
4001                 limit = 32;
4002 #endif
4003         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4004         if (err)
4005                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4006                        cachep->name, -err);
4007         return err;
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4012  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4013  * if drain_array() is used on the shared array.
4014  */
4015 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4016                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4017 {
4018         int tofree;
4019
4020         if (!ac || !ac->avail)
4021                 return;
4022         if (ac->touched && !force) {
4023                 ac->touched = 0;
4024         } else {
4025                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4026                 if (ac->avail) {
4027                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4028                         if (tofree > ac->avail)
4029                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4030                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4031                         ac->avail -= tofree;
4032                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4033                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4034                 }
4035                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4036         }
4037 }
4038
4039 /**
4040  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4041  * @w: work descriptor
4042  *
4043  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4044  * Purpose:
4045  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4046  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4047  *
4048  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4049  * again on the next iteration.
4050  */
4051 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4052 {
4053         struct kmem_cache *searchp;
4054         struct kmem_list3 *l3;
4055         int node = numa_node_id();
4056         struct delayed_work *work =
4057                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4058
4059         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4060                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4061                 goto out;
4062
4063         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4064                 check_irq_on();
4065
4066                 /*
4067                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4068                  * have established with reasonable certainty that
4069                  * we can do some work if the lock was obtained.
4070                  */
4071                 l3 = searchp->nodelists[node];
4072
4073                 reap_alien(searchp, l3);
4074
4075                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4076
4077                 /*
4078                  * These are racy checks but it does not matter
4079                  * if we skip one check or scan twice.
4080                  */
4081                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4082                         goto next;
4083
4084                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4085
4086                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4087
4088                 if (l3->free_touched)
4089                         l3->free_touched = 0;
4090                 else {
4091                         int freed;
4092
4093                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4094                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4095                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4096                 }
4097 next:
4098                 cond_resched();
4099         }
4100         check_irq_on();
4101         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4102         next_reap_node();
4103 out:
4104         /* Set up the next iteration */
4105         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4106 }
4107
4108 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4109
4110 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4111 {
4112         /*
4113          * Output format version, so at least we can change it
4114          * without _too_ many complaints.
4115          */
4116 #if STATS
4117         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4118 #else
4119         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4120 #endif
4121         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4122                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4123         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4124         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4125 #if STATS
4126         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4127                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4128         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4129 #endif
4130         seq_putc(m, '\n');
4131 }
4132
4133 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4134 {
4135         loff_t n = *pos;
4136
4137         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4138         if (!n)
4139                 print_slabinfo_header(m);
4140
4141         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4142 }
4143
4144 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4145 {
4146         return seq_list_next(p, &cache_chain, pos);
4147 }
4148
4149 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4150 {
4151         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4152 }
4153
4154 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4155 {
4156         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4157         struct slab *slabp;
4158         unsigned long active_objs;
4159         unsigned long num_objs;
4160         unsigned long active_slabs = 0;
4161         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4162         const char *name;
4163         char *error = NULL;
4164         int node;
4165         struct kmem_list3 *l3;
4166
4167         active_objs = 0;
4168         num_slabs = 0;
4169         for_each_online_node(node) {
4170                 l3 = cachep->nodelists[node];
4171                 if (!l3)
4172                         continue;
4173
4174                 check_irq_on();
4175                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4176
4177                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4178                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4179                                 error = "slabs_full accounting error";
4180                         active_objs += cachep->num;
4181                         active_slabs++;
4182                 }
4183                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4184                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4185                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4186                         if (!slabp->inuse && !error)
4187                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4188                         active_objs += slabp->inuse;
4189                         active_slabs++;
4190                 }
4191                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4192                         if (slabp->inuse && !error)
4193                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4194                         num_slabs++;
4195                 }
4196                 free_objects += l3->free_objects;
4197                 if (l3->shared)
4198                         shared_avail += l3->shared->avail;
4199
4200                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4201         }
4202         num_slabs += active_slabs;
4203         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4204         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4205                 error = "free_objects accounting error";
4206
4207         name = cachep->name;
4208         if (error)
4209                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4210
4211         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4212                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4213                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4214         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4215                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4216         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4217                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4218 #if STATS
4219         {                       /* list3 stats */
4220                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4221                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4222                 unsigned long grown = cachep->grown;
4223                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4224                 unsigned long errors = cachep->errors;
4225                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4226                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4227                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4228                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4229
4230                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4231                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4232                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4233                                 node_frees, overflows);
4234         }
4235         /* cpu stats */
4236         {
4237                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4238                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4239                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4240                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4241
4242                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4243                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4244         }
4245 #endif
4246         seq_putc(m, '\n');
4247         return 0;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4252  *
4253  * Output layout:
4254  * cache-name
4255  * num-active-objs
4256  * total-objs
4257  * object size
4258  * num-active-slabs
4259  * total-slabs
4260  * num-pages-per-slab
4261  * + further values on SMP and with statistics enabled
4262  */
4263
4264 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4265         .start = s_start,
4266         .next = s_next,
4267         .stop = s_stop,
4268         .show = s_show,
4269 };
4270
4271 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4272 /**
4273  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4274  * @file: unused
4275  * @buffer: user buffer
4276  * @count: data length
4277  * @ppos: unused
4278  */
4279 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4280                        size_t count, loff_t *ppos)
4281 {
4282         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4283         int limit, batchcount, shared, res;
4284         struct kmem_cache *cachep;
4285
4286         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4287                 return -EINVAL;
4288         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4289                 return -EFAULT;
4290         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4291
4292         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4293         if (!tmp)
4294                 return -EINVAL;
4295         *tmp = '\0';
4296         tmp++;
4297         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4298                 return -EINVAL;
4299
4300         /* Find the cache in the chain of caches. */
4301         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4302         res = -EINVAL;
4303         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4304                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4305                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4306                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4307                                 res = 0;
4308                         } else {
4309                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4310                                                        batchcount, shared);
4311                         }
4312                         break;
4313                 }
4314         }
4315         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4316         if (res >= 0)
4317                 res = count;
4318         return res;
4319 }
4320
4321 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4322
4323 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4324 {
4325         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4326         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4327 }
4328
4329 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4330 {
4331         unsigned long *p;
4332         int l;
4333         if (!v)
4334                 return 1;
4335         l = n[1];
4336         p = n + 2;
4337         while (l) {
4338                 int i = l/2;
4339                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4340                 if (*q == v) {
4341                         q[1]++;
4342                         return 1;
4343                 }
4344                 if (*q > v) {
4345                         l = i;
4346                 } else {
4347                         p = q + 2;
4348                         l -= i + 1;
4349                 }
4350         }
4351         if (++n[1] == n[0])
4352                 return 0;
4353         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4354         p[0] = v;
4355         p[1] = 1;
4356         return 1;
4357 }
4358
4359 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4360 {
4361         void *p;
4362         int i;
4363         if (n[0] == n[1])
4364                 return;
4365         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4366                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4367                         continue;
4368                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4369                         return;
4370         }
4371 }
4372
4373 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4374 {
4375 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4376         unsigned long offset, size;
4377         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4378
4379         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4380                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4381                 if (modname[0])
4382                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4383                 return;
4384         }
4385 #endif
4386         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4387 }
4388
4389 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4390 {
4391         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4392         struct slab *slabp;
4393         struct kmem_list3 *l3;
4394         const char *name;
4395         unsigned long *n = m->private;
4396         int node;
4397         int i;
4398
4399         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4400                 return 0;
4401         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4402                 return 0;
4403
4404         /* OK, we can do it */
4405
4406         n[1] = 0;
4407
4408         for_each_online_node(node) {
4409                 l3 = cachep->nodelists[node];
4410                 if (!l3)
4411                         continue;
4412
4413                 check_irq_on();
4414                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4415
4416                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4417                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4418                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4419                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4420                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4421         }
4422         name = cachep->name;
4423         if (n[0] == n[1]) {
4424                 /* Increase the buffer size */
4425                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4426                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4427                 if (!m->private) {
4428                         /* Too bad, we are really out */
4429                         m->private = n;
4430                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4431                         return -ENOMEM;
4432                 }
4433                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4434                 kfree(n);
4435                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4436                 /* Now make sure this entry will be retried */
4437                 m->count = m->size;
4438                 return 0;
4439         }
4440         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4441                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4442                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4443                 seq_putc(m, '\n');
4444         }
4445
4446         return 0;
4447 }
4448
4449 const struct seq_operations slabstats_op = {
4450         .start = leaks_start,
4451         .next = s_next,
4452         .stop = s_stop,
4453         .show = leaks_show,
4454 };
4455 #endif
4456 #endif
4457
4458 /**
4459  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4460  * @objp: Pointer to the object
4461  *
4462  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4463  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4464  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4465  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4466  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4467  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4468  * must not be freed during the duration of the call.
4469  */
4470 size_t ksize(const void *objp)
4471 {
4472         BUG_ON(!objp);
4473         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4474                 return 0;
4475
4476         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4477 }