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