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