slab: fix regression in touched logic
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/kmemtrace.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/kmemcheck.h>
118
119 #include        <asm/cacheflush.h>
120 #include        <asm/tlbflush.h>
121 #include        <asm/page.h>
122
123 /*
124  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
125  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
126  *
127  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
128  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
129  *
130  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
131  */
132
133 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
134 #define DEBUG           1
135 #define STATS           1
136 #define FORCED_DEBUG    1
137 #else
138 #define DEBUG           0
139 #define STATS           0
140 #define FORCED_DEBUG    0
141 #endif
142
143 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
144 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
145 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
146
147 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
148 /*
149  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
150  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
151  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
152  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
153  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
154  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
155  * Note that increasing this value may disable some debug features.
156  */
157 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
158 #endif
159
160 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
161 /*
162  * Enforce a minimum alignment for all caches.
163  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
164  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
165  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
166  * some debug features.
167  */
168 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
169 #endif
170
171 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
172 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
173 #endif
174
175 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
176 #if DEBUG
177 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
178                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
179                          SLAB_CACHE_DMA | \
180                          SLAB_STORE_USER | \
181                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
182                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
183                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_NOTRACK)
184 #else
185 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
186                          SLAB_CACHE_DMA | \
187                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
188                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
189                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_NOTRACK)
190 #endif
191
192 /*
193  * kmem_bufctl_t:
194  *
195  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
196  * linked offsets.
197  *
198  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
199  * slab an object belongs to.
200  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
201  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
202  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
203  * that does not use off-slab slabs.
204  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
205  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
206  * to have too many per slab.
207  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
208  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
209  */
210
211 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
212 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
213 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
214 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
215 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
216
217 /*
218  * struct slab
219  *
220  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
221  * for a slab, or allocated from an general cache.
222  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
223  */
224 struct slab {
225         struct list_head list;
226         unsigned long colouroff;
227         void *s_mem;            /* including colour offset */
228         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
229         kmem_bufctl_t free;
230         unsigned short nodeid;
231 };
232
233 /*
234  * struct slab_rcu
235  *
236  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
237  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
238  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
239  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
240  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
241  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
242  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
243  *
244  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
245  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
246  *
247  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
248  */
249 struct slab_rcu {
250         struct rcu_head head;
251         struct kmem_cache *cachep;
252         void *addr;
253 };
254
255 /*
256  * struct array_cache
257  *
258  * Purpose:
259  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
260  * - reduce the number of linked list operations
261  * - reduce spinlock operations
262  *
263  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
264  * footprint.
265  *
266  */
267 struct array_cache {
268         unsigned int avail;
269         unsigned int limit;
270         unsigned int batchcount;
271         unsigned int touched;
272         spinlock_t lock;
273         void *entry[];  /*
274                          * Must have this definition in here for the proper
275                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
276                          * the entries.
277                          */
278 };
279
280 /*
281  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
282  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
283  */
284 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
285 struct arraycache_init {
286         struct array_cache cache;
287         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
288 };
289
290 /*
291  * The slab lists for all objects.
292  */
293 struct kmem_list3 {
294         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
295         struct list_head slabs_full;
296         struct list_head slabs_free;
297         unsigned long free_objects;
298         unsigned int free_limit;
299         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
300         spinlock_t list_lock;
301         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
302         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
303         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
304         int free_touched;               /* updated without locking */
305 };
306
307 /*
308  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
309  */
310 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
311 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
312 #define CACHE_CACHE 0
313 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
314 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
315
316 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
317                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
318 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
319                         int node);
320 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
321 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
322
323 /*
324  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
325  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
326  */
327 static __always_inline int index_of(const size_t size)
328 {
329         extern void __bad_size(void);
330
331         if (__builtin_constant_p(size)) {
332                 int i = 0;
333
334 #define CACHE(x) \
335         if (size <=x) \
336                 return i; \
337         else \
338                 i++;
339 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
340 #undef CACHE
341                 __bad_size();
342         } else
343                 __bad_size();
344         return 0;
345 }
346
347 static int slab_early_init = 1;
348
349 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
350 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
351
352 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
353 {
354         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
355         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
356         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
357         parent->shared = NULL;
358         parent->alien = NULL;
359         parent->colour_next = 0;
360         spin_lock_init(&parent->list_lock);
361         parent->free_objects = 0;
362         parent->free_touched = 0;
363 }
364
365 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
366         do {                                                            \
367                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
368                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
369         } while (0)
370
371 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
372         do {                                                            \
373         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
374         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
375         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
376         } while (0)
377
378 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
379 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
380
381 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
382 /*
383  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
384  * cpucache drain/refill cycles.
385  *
386  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
387  * which could lock up otherwise freeable slabs.
388  */
389 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
390 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
391
392 #if STATS
393 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
394 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
395 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
396 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
397 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
398 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
399         do {                                                            \
400                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
401                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
402         } while (0)
403 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
404 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
405 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
406 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
407 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
408         do {                                                            \
409                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
410                         (x)->max_freeable = i;                          \
411         } while (0)
412 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
413 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
414 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
415 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
416 #else
417 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
418 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
419 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
420 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
421 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
422 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
423 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
424 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
425 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
426 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
427 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
428 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
429 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
430 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
431 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
432 #endif
433
434 #if DEBUG
435
436 /*
437  * memory layout of objects:
438  * 0            : objp
439  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
440  *              the end of an object is aligned with the end of the real
441  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
442  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
443  *              redzone word.
444  * cachep->obj_offset: The real object.
445  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
446  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
447  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
448  */
449 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
450 {
451         return cachep->obj_offset;
452 }
453
454 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
455 {
456         return cachep->obj_size;
457 }
458
459 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
460 {
461         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
462         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
463                                       sizeof(unsigned long long));
464 }
465
466 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
467 {
468         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
469         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
470                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
471                                               sizeof(unsigned long long) -
472                                               REDZONE_ALIGN);
473         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
474                                        sizeof(unsigned long long));
475 }
476
477 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
478 {
479         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
480         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
481 }
482
483 #else
484
485 #define obj_offset(x)                   0
486 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
487 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
488 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
489 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
490
491 #endif
492
493 #ifdef CONFIG_TRACING
494 size_t slab_buffer_size(struct kmem_cache *cachep)
495 {
496         return cachep->buffer_size;
497 }
498 EXPORT_SYMBOL(slab_buffer_size);
499 #endif
500
501 /*
502  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
503  */
504 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
505 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
506 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
507
508 /*
509  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
510  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
511  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
512  */
513 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
514 {
515         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
516 }
517
518 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
519 {
520         page = compound_head(page);
521         BUG_ON(!PageSlab(page));
522         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
523 }
524
525 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
526 {
527         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
528 }
529
530 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
531 {
532         BUG_ON(!PageSlab(page));
533         return (struct slab *)page->lru.prev;
534 }
535
536 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
537 {
538         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
539         return page_get_cache(page);
540 }
541
542 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
543 {
544         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
545         return page_get_slab(page);
546 }
547
548 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
549                                  unsigned int idx)
550 {
551         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
552 }
553
554 /*
555  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
556  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
557  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
558  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
559  */
560 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
561                                         const struct slab *slab, void *obj)
562 {
563         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
564         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
565 }
566
567 /*
568  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
569  */
570 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
571 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
572 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
573         CACHE(ULONG_MAX)
574 #undef CACHE
575 };
576 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
577
578 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
579 struct cache_names {
580         char *name;
581         char *name_dma;
582 };
583
584 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
585 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
586 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
587         {NULL,}
588 #undef CACHE
589 };
590
591 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
592     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
593 static struct arraycache_init initarray_generic =
594     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
595
596 /* internal cache of cache description objs */
597 static struct kmem_cache cache_cache = {
598         .batchcount = 1,
599         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
600         .shared = 1,
601         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
602         .name = "kmem_cache",
603 };
604
605 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
606
607 /*
608  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
609  * until the general caches are up.
610  */
611 static enum {
612         NONE,
613         PARTIAL_AC,
614         PARTIAL_L3,
615         EARLY,
616         FULL
617 } g_cpucache_up;
618
619 /*
620  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
621  */
622 int slab_is_available(void)
623 {
624         return g_cpucache_up >= EARLY;
625 }
626
627 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
628
629 /*
630  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
631  * for other slabs "off slab".
632  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
633  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
634  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
635  *
636  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
637  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
638  * then comes back up during hotplug
639  */
640 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
641 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
642
643 static void init_node_lock_keys(int q)
644 {
645         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
646
647         if (g_cpucache_up != FULL)
648                 return;
649
650         for (s = malloc_sizes; s->cs_size != ULONG_MAX; s++) {
651                 struct array_cache **alc;
652                 struct kmem_list3 *l3;
653                 int r;
654
655                 l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
656                 if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
657                         continue;
658                 lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
659                 alc = l3->alien;
660                 /*
661                  * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
662                  * should go away when common slab code is taught to
663                  * work even without alien caches.
664                  * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
665                  * for alloc_alien_cache,
666                  */
667                 if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
668                         continue;
669                 for_each_node(r) {
670                         if (alc[r])
671                                 lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
672                                         &on_slab_alc_key);
673                 }
674         }
675 }
676
677 static inline void init_lock_keys(void)
678 {
679         int node;
680
681         for_each_node(node)
682                 init_node_lock_keys(node);
683 }
684 #else
685 static void init_node_lock_keys(int q)
686 {
687 }
688
689 static inline void init_lock_keys(void)
690 {
691 }
692 #endif
693
694 /*
695  * Guard access to the cache-chain.
696  */
697 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
698 static struct list_head cache_chain;
699
700 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
701
702 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
703 {
704         return cachep->array[smp_processor_id()];
705 }
706
707 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
708                                                         gfp_t gfpflags)
709 {
710         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
711
712 #if DEBUG
713         /* This happens if someone tries to call
714          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
715          * the generic caches are initialized.
716          */
717         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
718 #endif
719         if (!size)
720                 return ZERO_SIZE_PTR;
721
722         while (size > csizep->cs_size)
723                 csizep++;
724
725         /*
726          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
727          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
728          * for large kmalloc calls required.
729          */
730 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
731         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
732                 return csizep->cs_dmacachep;
733 #endif
734         return csizep->cs_cachep;
735 }
736
737 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
738 {
739         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
740 }
741
742 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
743 {
744         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
745 }
746
747 /*
748  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
749  */
750 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
751                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
752                            unsigned int *num)
753 {
754         int nr_objs;
755         size_t mgmt_size;
756         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
757
758         /*
759          * The slab management structure can be either off the slab or
760          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
761          * slab is used for:
762          *
763          * - The struct slab
764          * - One kmem_bufctl_t for each object
765          * - Padding to respect alignment of @align
766          * - @buffer_size bytes for each object
767          *
768          * If the slab management structure is off the slab, then the
769          * alignment will already be calculated into the size. Because
770          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
771          * correct alignment when allocated.
772          */
773         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
774                 mgmt_size = 0;
775                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
776
777                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
778                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
779         } else {
780                 /*
781                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
782                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
783                  * least @align. In the worst case, this result will
784                  * be one greater than the number of objects that fit
785                  * into the memory allocation when taking the padding
786                  * into account.
787                  */
788                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
789                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
790
791                 /*
792                  * This calculated number will be either the right
793                  * amount, or one greater than what we want.
794                  */
795                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
796                        > slab_size)
797                         nr_objs--;
798
799                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
800                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
801
802                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
803         }
804         *num = nr_objs;
805         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
806 }
807
808 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
809
810 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
811                         char *msg)
812 {
813         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
814                function, cachep->name, msg);
815         dump_stack();
816 }
817
818 /*
819  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
820  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
821  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
822  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
823  * line
824   */
825
826 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
827 static int __init noaliencache_setup(char *s)
828 {
829         use_alien_caches = 0;
830         return 1;
831 }
832 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
833
834 #ifdef CONFIG_NUMA
835 /*
836  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
837  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
838  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
839  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
840  */
841 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
842
843 static void init_reap_node(int cpu)
844 {
845         int node;
846
847         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
848         if (node == MAX_NUMNODES)
849                 node = first_node(node_online_map);
850
851         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
852 }
853
854 static void next_reap_node(void)
855 {
856         int node = __get_cpu_var(slab_reap_node);
857
858         node = next_node(node, node_online_map);
859         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
860                 node = first_node(node_online_map);
861         __get_cpu_var(slab_reap_node) = node;
862 }
863
864 #else
865 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
866 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
867 #endif
868
869 /*
870  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
871  * via the workqueue/eventd.
872  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
873  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
874  * lock.
875  */
876 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
877 {
878         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
879
880         /*
881          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
882          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
883          * at that time.
884          */
885         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
886                 init_reap_node(cpu);
887                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
888                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
889                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
890         }
891 }
892
893 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
894                                             int batchcount, gfp_t gfp)
895 {
896         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
897         struct array_cache *nc = NULL;
898
899         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
900         /*
901          * The array_cache structures contain pointers to free object.
902          * However, when such objects are allocated or transfered to another
903          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
904          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
905          * not scan such objects.
906          */
907         kmemleak_no_scan(nc);
908         if (nc) {
909                 nc->avail = 0;
910                 nc->limit = entries;
911                 nc->batchcount = batchcount;
912                 nc->touched = 0;
913                 spin_lock_init(&nc->lock);
914         }
915         return nc;
916 }
917
918 /*
919  * Transfer objects in one arraycache to another.
920  * Locking must be handled by the caller.
921  *
922  * Return the number of entries transferred.
923  */
924 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
925                 struct array_cache *from, unsigned int max)
926 {
927         /* Figure out how many entries to transfer */
928         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
929
930         if (!nr)
931                 return 0;
932
933         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
934                         sizeof(void *) *nr);
935
936         from->avail -= nr;
937         to->avail += nr;
938         return nr;
939 }
940
941 #ifndef CONFIG_NUMA
942
943 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
944 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
945
946 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
947 {
948         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
949 }
950
951 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
952 {
953 }
954
955 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
956 {
957         return 0;
958 }
959
960 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
961                 gfp_t flags)
962 {
963         return NULL;
964 }
965
966 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
967                  gfp_t flags, int nodeid)
968 {
969         return NULL;
970 }
971
972 #else   /* CONFIG_NUMA */
973
974 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
975 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
976
977 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
978 {
979         struct array_cache **ac_ptr;
980         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
981         int i;
982
983         if (limit > 1)
984                 limit = 12;
985         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
986         if (ac_ptr) {
987                 for_each_node(i) {
988                         if (i == node || !node_online(i)) {
989                                 ac_ptr[i] = NULL;
990                                 continue;
991                         }
992                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
993                         if (!ac_ptr[i]) {
994                                 for (i--; i >= 0; i--)
995                                         kfree(ac_ptr[i]);
996                                 kfree(ac_ptr);
997                                 return NULL;
998                         }
999                 }
1000         }
1001         return ac_ptr;
1002 }
1003
1004 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1005 {
1006         int i;
1007
1008         if (!ac_ptr)
1009                 return;
1010         for_each_node(i)
1011             kfree(ac_ptr[i]);
1012         kfree(ac_ptr);
1013 }
1014
1015 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1016                                 struct array_cache *ac, int node)
1017 {
1018         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1019
1020         if (ac->avail) {
1021                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1022                 /*
1023                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1024                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1025                  * into the free lists and getting them back later.
1026                  */
1027                 if (rl3->shared)
1028                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1029
1030                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1031                 ac->avail = 0;
1032                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1038  */
1039 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1040 {
1041         int node = __get_cpu_var(slab_reap_node);
1042
1043         if (l3->alien) {
1044                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1045
1046                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1047                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1048                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1049                 }
1050         }
1051 }
1052
1053 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1054                                 struct array_cache **alien)
1055 {
1056         int i = 0;
1057         struct array_cache *ac;
1058         unsigned long flags;
1059
1060         for_each_online_node(i) {
1061                 ac = alien[i];
1062                 if (ac) {
1063                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1064                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1065                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1066                 }
1067         }
1068 }
1069
1070 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1071 {
1072         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1073         int nodeid = slabp->nodeid;
1074         struct kmem_list3 *l3;
1075         struct array_cache *alien = NULL;
1076         int node;
1077
1078         node = numa_node_id();
1079
1080         /*
1081          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1082          * cache on this cpu.
1083          */
1084         if (likely(slabp->nodeid == node))
1085                 return 0;
1086
1087         l3 = cachep->nodelists[node];
1088         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1089         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1090                 alien = l3->alien[nodeid];
1091                 spin_lock(&alien->lock);
1092                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1093                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1094                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1095                 }
1096                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1097                 spin_unlock(&alien->lock);
1098         } else {
1099                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1100                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1101                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1102         }
1103         return 1;
1104 }
1105 #endif
1106
1107 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1108 {
1109         struct kmem_cache *cachep;
1110         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1111         int node = cpu_to_node(cpu);
1112         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1113
1114         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1115                 struct array_cache *nc;
1116                 struct array_cache *shared;
1117                 struct array_cache **alien;
1118
1119                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1120                 nc = cachep->array[cpu];
1121                 cachep->array[cpu] = NULL;
1122                 l3 = cachep->nodelists[node];
1123
1124                 if (!l3)
1125                         goto free_array_cache;
1126
1127                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1128
1129                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1130                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1131                 if (nc)
1132                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1133
1134                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1135                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1136                         goto free_array_cache;
1137                 }
1138
1139                 shared = l3->shared;
1140                 if (shared) {
1141                         free_block(cachep, shared->entry,
1142                                    shared->avail, node);
1143                         l3->shared = NULL;
1144                 }
1145
1146                 alien = l3->alien;
1147                 l3->alien = NULL;
1148
1149                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1150
1151                 kfree(shared);
1152                 if (alien) {
1153                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1154                         free_alien_cache(alien);
1155                 }
1156 free_array_cache:
1157                 kfree(nc);
1158         }
1159         /*
1160          * In the previous loop, all the objects were freed to
1161          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1162          * shrink each nodelist to its limit.
1163          */
1164         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1165                 l3 = cachep->nodelists[node];
1166                 if (!l3)
1167                         continue;
1168                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1169         }
1170 }
1171
1172 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1173 {
1174         struct kmem_cache *cachep;
1175         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1176         int node = cpu_to_node(cpu);
1177         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1178
1179         /*
1180          * We need to do this right in the beginning since
1181          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1182          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1183          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1184          */
1185
1186         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1187                 /*
1188                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1189                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1190                  * node has not already allocated this
1191                  */
1192                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1193                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1194                         if (!l3)
1195                                 goto bad;
1196                         kmem_list3_init(l3);
1197                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1198                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1199
1200                         /*
1201                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1202                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1203                          * protection here.
1204                          */
1205                         cachep->nodelists[node] = l3;
1206                 }
1207
1208                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1209                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1210                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1211                         cachep->batchcount + cachep->num;
1212                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1213         }
1214
1215         /*
1216          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1217          * array caches
1218          */
1219         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1220                 struct array_cache *nc;
1221                 struct array_cache *shared = NULL;
1222                 struct array_cache **alien = NULL;
1223
1224                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1225                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1226                 if (!nc)
1227                         goto bad;
1228                 if (cachep->shared) {
1229                         shared = alloc_arraycache(node,
1230                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1231                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1232                         if (!shared) {
1233                                 kfree(nc);
1234                                 goto bad;
1235                         }
1236                 }
1237                 if (use_alien_caches) {
1238                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1239                         if (!alien) {
1240                                 kfree(shared);
1241                                 kfree(nc);
1242                                 goto bad;
1243                         }
1244                 }
1245                 cachep->array[cpu] = nc;
1246                 l3 = cachep->nodelists[node];
1247                 BUG_ON(!l3);
1248
1249                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1250                 if (!l3->shared) {
1251                         /*
1252                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1253                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1254                          */
1255                         l3->shared = shared;
1256                         shared = NULL;
1257                 }
1258 #ifdef CONFIG_NUMA
1259                 if (!l3->alien) {
1260                         l3->alien = alien;
1261                         alien = NULL;
1262                 }
1263 #endif
1264                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1265                 kfree(shared);
1266                 free_alien_cache(alien);
1267         }
1268         init_node_lock_keys(node);
1269
1270         return 0;
1271 bad:
1272         cpuup_canceled(cpu);
1273         return -ENOMEM;
1274 }
1275
1276 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1277                                     unsigned long action, void *hcpu)
1278 {
1279         long cpu = (long)hcpu;
1280         int err = 0;
1281
1282         switch (action) {
1283         case CPU_UP_PREPARE:
1284         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1285                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1286                 err = cpuup_prepare(cpu);
1287                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1288                 break;
1289         case CPU_ONLINE:
1290         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1291                 start_cpu_timer(cpu);
1292                 break;
1293 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1294         case CPU_DOWN_PREPARE:
1295         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1296                 /*
1297                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1298                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1299                  * anything expensive but will only modify reap_work
1300                  * and reschedule the timer.
1301                 */
1302                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1303                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1304                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1305                 break;
1306         case CPU_DOWN_FAILED:
1307         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1308                 start_cpu_timer(cpu);
1309                 break;
1310         case CPU_DEAD:
1311         case CPU_DEAD_FROZEN:
1312                 /*
1313                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1314                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1315                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1316                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1317                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1318                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1319                  */
1320                 /* fall through */
1321 #endif
1322         case CPU_UP_CANCELED:
1323         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1324                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1325                 cpuup_canceled(cpu);
1326                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1327                 break;
1328         }
1329         return err ? NOTIFY_BAD : NOTIFY_OK;
1330 }
1331
1332 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1333         &cpuup_callback, NULL, 0
1334 };
1335
1336 /*
1337  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1338  */
1339 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1340                         int nodeid)
1341 {
1342         struct kmem_list3 *ptr;
1343
1344         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1345         BUG_ON(!ptr);
1346
1347         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1348         /*
1349          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1350          */
1351         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1352
1353         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1354         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1355 }
1356
1357 /*
1358  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1359  * size of kmem_list3.
1360  */
1361 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1362 {
1363         int node;
1364
1365         for_each_online_node(node) {
1366                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1367                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1368                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1369                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1375  * before smp_init().
1376  */
1377 void __init kmem_cache_init(void)
1378 {
1379         size_t left_over;
1380         struct cache_sizes *sizes;
1381         struct cache_names *names;
1382         int i;
1383         int order;
1384         int node;
1385
1386         if (num_possible_nodes() == 1)
1387                 use_alien_caches = 0;
1388
1389         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1390                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1391                 if (i < MAX_NUMNODES)
1392                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1393         }
1394         set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);
1395
1396         /*
1397          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1398          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1399          */
1400         if (totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1401                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1402
1403         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1404          * from caches that do not exist yet:
1405          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1406          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1407          *    cache_cache is statically allocated.
1408          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1409          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1410          *    array at the end of the bootstrap.
1411          * 2) Create the first kmalloc cache.
1412          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1413          *    An __init data area is used for the head array.
1414          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1415          *    head arrays.
1416          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1417          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1418          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1419          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1420          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1421          */
1422
1423         node = numa_node_id();
1424
1425         /* 1) create the cache_cache */
1426         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1427         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1428         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1429         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1430         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE + node];
1431
1432         /*
1433          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1434          * can be less than MAX_NUMNODES.
1435          */
1436         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1437                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1438 #if DEBUG
1439         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1440 #endif
1441         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1442                                         cache_line_size());
1443         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1444                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1445
1446         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1447                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1448                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1449                 if (cache_cache.num)
1450                         break;
1451         }
1452         BUG_ON(!cache_cache.num);
1453         cache_cache.gfporder = order;
1454         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1455         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1456                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1457
1458         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1459         sizes = malloc_sizes;
1460         names = cache_names;
1461
1462         /*
1463          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1464          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1465          * bug.
1466          */
1467
1468         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1469                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1470                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1471                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1472                                         NULL);
1473
1474         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1475                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1476                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1477                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1478                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1479                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1480                                 NULL);
1481         }
1482
1483         slab_early_init = 0;
1484
1485         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1486                 /*
1487                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1488                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1489                  * eliminates "false sharing".
1490                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1491                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1492                  */
1493                 if (!sizes->cs_cachep) {
1494                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1495                                         sizes->cs_size,
1496                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1497                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1498                                         NULL);
1499                 }
1500 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1501                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1502                                         names->name_dma,
1503                                         sizes->cs_size,
1504                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1505                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1506                                                 SLAB_PANIC,
1507                                         NULL);
1508 #endif
1509                 sizes++;
1510                 names++;
1511         }
1512         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1513         {
1514                 struct array_cache *ptr;
1515
1516                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1517
1518                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1519                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1520                        sizeof(struct arraycache_init));
1521                 /*
1522                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1523                  */
1524                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1525
1526                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1527
1528                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1529
1530                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1531                        != &initarray_generic.cache);
1532                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1533                        sizeof(struct arraycache_init));
1534                 /*
1535                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1536                  */
1537                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1538
1539                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1540                     ptr;
1541         }
1542         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1543         {
1544                 int nid;
1545
1546                 for_each_online_node(nid) {
1547                         init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1548
1549                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1550                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1551
1552                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1553                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1554                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1555                         }
1556                 }
1557         }
1558
1559         g_cpucache_up = EARLY;
1560 }
1561
1562 void __init kmem_cache_init_late(void)
1563 {
1564         struct kmem_cache *cachep;
1565
1566         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1567         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1568         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1569                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1570                         BUG();
1571         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1572
1573         /* Done! */
1574         g_cpucache_up = FULL;
1575
1576         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1577         init_lock_keys();
1578
1579         /*
1580          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1581          * cpu_cache_get for all new cpus
1582          */
1583         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1584
1585         /*
1586          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1587          * of the kernel is not yet operational.
1588          */
1589 }
1590
1591 static int __init cpucache_init(void)
1592 {
1593         int cpu;
1594
1595         /*
1596          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1597          */
1598         for_each_online_cpu(cpu)
1599                 start_cpu_timer(cpu);
1600         return 0;
1601 }
1602 __initcall(cpucache_init);
1603
1604 /*
1605  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1606  *
1607  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1608  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1609  * would be relatively rare and ignorable.
1610  */
1611 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1612 {
1613         struct page *page;
1614         int nr_pages;
1615         int i;
1616
1617 #ifndef CONFIG_MMU
1618         /*
1619          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1620          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1621          */
1622         flags |= __GFP_COMP;
1623 #endif
1624
1625         flags |= cachep->gfpflags;
1626         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1627                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1628
1629         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1630         if (!page)
1631                 return NULL;
1632
1633         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1634         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1635                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1636                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1637         else
1638                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1639                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1640         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1641                 __SetPageSlab(page + i);
1642
1643         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1644                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1645
1646                 if (cachep->ctor)
1647                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1648                 else
1649                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1650         }
1651
1652         return page_address(page);
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Interface to system's page release.
1657  */
1658 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1659 {
1660         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1661         struct page *page = virt_to_page(addr);
1662         const unsigned long nr_freed = i;
1663
1664         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1665
1666         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1667                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1668                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1669         else
1670                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1671                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1672         while (i--) {
1673                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1674                 __ClearPageSlab(page);
1675                 page++;
1676         }
1677         if (current->reclaim_state)
1678                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1679         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1680 }
1681
1682 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1683 {
1684         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1685         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1686
1687         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1688         if (OFF_SLAB(cachep))
1689                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1690 }
1691
1692 #if DEBUG
1693
1694 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1695 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1696                             unsigned long caller)
1697 {
1698         int size = obj_size(cachep);
1699
1700         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1701
1702         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1703                 return;
1704
1705         *addr++ = 0x12345678;
1706         *addr++ = caller;
1707         *addr++ = smp_processor_id();
1708         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1709         {
1710                 unsigned long *sptr = &caller;
1711                 unsigned long svalue;
1712
1713                 while (!kstack_end(sptr)) {
1714                         svalue = *sptr++;
1715                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1716                                 *addr++ = svalue;
1717                                 size -= sizeof(unsigned long);
1718                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1719                                         break;
1720                         }
1721                 }
1722
1723         }
1724         *addr++ = 0x87654321;
1725 }
1726 #endif
1727
1728 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1729 {
1730         int size = obj_size(cachep);
1731         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1732
1733         memset(addr, val, size);
1734         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1735 }
1736
1737 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1738 {
1739         int i;
1740         unsigned char error = 0;
1741         int bad_count = 0;
1742
1743         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1744         for (i = 0; i < limit; i++) {
1745                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1746                         error = data[offset + i];
1747                         bad_count++;
1748                 }
1749                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1750         }
1751         printk("\n");
1752
1753         if (bad_count == 1) {
1754                 error ^= POISON_FREE;
1755                 if (!(error & (error - 1))) {
1756                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1757                                         "bad RAM.\n");
1758 #ifdef CONFIG_X86
1759                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1760                                         "test tool.\n");
1761 #else
1762                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1763 #endif
1764                 }
1765         }
1766 }
1767 #endif
1768
1769 #if DEBUG
1770
1771 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1772 {
1773         int i, size;
1774         char *realobj;
1775
1776         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1777                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1778                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1779                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1780         }
1781
1782         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1783                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1784                         *dbg_userword(cachep, objp));
1785                 print_symbol("(%s)",
1786                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1787                 printk("\n");
1788         }
1789         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1790         size = obj_size(cachep);
1791         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1792                 int limit;
1793                 limit = 16;
1794                 if (i + limit > size)
1795                         limit = size - i;
1796                 dump_line(realobj, i, limit);
1797         }
1798 }
1799
1800 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1801 {
1802         char *realobj;
1803         int size, i;
1804         int lines = 0;
1805
1806         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1807         size = obj_size(cachep);
1808
1809         for (i = 0; i < size; i++) {
1810                 char exp = POISON_FREE;
1811                 if (i == size - 1)
1812                         exp = POISON_END;
1813                 if (realobj[i] != exp) {
1814                         int limit;
1815                         /* Mismatch ! */
1816                         /* Print header */
1817                         if (lines == 0) {
1818                                 printk(KERN_ERR
1819                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1820                                         cachep->name, realobj, size);
1821                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1822                         }
1823                         /* Hexdump the affected line */
1824                         i = (i / 16) * 16;
1825                         limit = 16;
1826                         if (i + limit > size)
1827                                 limit = size - i;
1828                         dump_line(realobj, i, limit);
1829                         i += 16;
1830                         lines++;
1831                         /* Limit to 5 lines */
1832                         if (lines > 5)
1833                                 break;
1834                 }
1835         }
1836         if (lines != 0) {
1837                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1838                  * exist:
1839                  */
1840                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1841                 unsigned int objnr;
1842
1843                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1844                 if (objnr) {
1845                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1846                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1847                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1848                                realobj, size);
1849                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1850                 }
1851                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1852                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1853                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1854                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1855                                realobj, size);
1856                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1857                 }
1858         }
1859 }
1860 #endif
1861
1862 #if DEBUG
1863 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1864 {
1865         int i;
1866         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1867                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1868
1869                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1870 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1871                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1872                                         OFF_SLAB(cachep))
1873                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1874                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1875                         else
1876                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1877 #else
1878                         check_poison_obj(cachep, objp);
1879 #endif
1880                 }
1881                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1882                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1883                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1884                                            "was overwritten");
1885                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1886                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1887                                            "was overwritten");
1888                 }
1889         }
1890 }
1891 #else
1892 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1893 {
1894 }
1895 #endif
1896
1897 /**
1898  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1899  * @cachep: cache pointer being destroyed
1900  * @slabp: slab pointer being destroyed
1901  *
1902  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1903  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1904  * cache-lock is not held/needed.
1905  */
1906 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1907 {
1908         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1909
1910         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
1911         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1912                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1913
1914                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1915                 slab_rcu->cachep = cachep;
1916                 slab_rcu->addr = addr;
1917                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1918         } else {
1919                 kmem_freepages(cachep, addr);
1920                 if (OFF_SLAB(cachep))
1921                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1922         }
1923 }
1924
1925 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1926 {
1927         int i;
1928         struct kmem_list3 *l3;
1929
1930         for_each_online_cpu(i)
1931             kfree(cachep->array[i]);
1932
1933         /* NUMA: free the list3 structures */
1934         for_each_online_node(i) {
1935                 l3 = cachep->nodelists[i];
1936                 if (l3) {
1937                         kfree(l3->shared);
1938                         free_alien_cache(l3->alien);
1939                         kfree(l3);
1940                 }
1941         }
1942         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1943 }
1944
1945
1946 /**
1947  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1948  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1949  * @size: size of objects to be created in this cache.
1950  * @align: required alignment for the objects.
1951  * @flags: slab allocation flags
1952  *
1953  * Also calculates the number of objects per slab.
1954  *
1955  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1956  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1957  * towards high-order requests, this should be changed.
1958  */
1959 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1960                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1961 {
1962         unsigned long offslab_limit;
1963         size_t left_over = 0;
1964         int gfporder;
1965
1966         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1967                 unsigned int num;
1968                 size_t remainder;
1969
1970                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1971                 if (!num)
1972                         continue;
1973
1974                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1975                         /*
1976                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1977                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
1978                          * looping condition in cache_grow().
1979                          */
1980                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
1981                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
1982
1983                         if (num > offslab_limit)
1984                                 break;
1985                 }
1986
1987                 /* Found something acceptable - save it away */
1988                 cachep->num = num;
1989                 cachep->gfporder = gfporder;
1990                 left_over = remainder;
1991
1992                 /*
1993                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1994                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1995                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1996                  */
1997                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1998                         break;
1999
2000                 /*
2001                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2002                  * currently bad for the gfp()s.
2003                  */
2004                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2005                         break;
2006
2007                 /*
2008                  * Acceptable internal fragmentation?
2009                  */
2010                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2011                         break;
2012         }
2013         return left_over;
2014 }
2015
2016 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2017 {
2018         if (g_cpucache_up == FULL)
2019                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2020
2021         if (g_cpucache_up == NONE) {
2022                 /*
2023                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2024                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2025                  * further caches will BUG().
2026                  */
2027                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2028
2029                 /*
2030                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2031                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2032                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2033                  */
2034                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2035                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2036                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2037                 else
2038                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2039         } else {
2040                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2041                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2042
2043                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2044                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2045                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2046                 } else {
2047                         int node;
2048                         for_each_online_node(node) {
2049                                 cachep->nodelists[node] =
2050                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2051                                                 gfp, node);
2052                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2053                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2054                         }
2055                 }
2056         }
2057         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2058                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2059                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2060
2061         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2062         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2063         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2064         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2065         cachep->batchcount = 1;
2066         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2067         return 0;
2068 }
2069
2070 /**
2071  * kmem_cache_create - Create a cache.
2072  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2073  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2074  * @align: The required alignment for the objects.
2075  * @flags: SLAB flags
2076  * @ctor: A constructor for the objects.
2077  *
2078  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2079  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2080  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2081  *
2082  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2083  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2084  * Note that kmem_cache_name() is not guaranteed to return the same pointer,
2085  * therefore applications must manage it themselves.
2086  *
2087  * The flags are
2088  *
2089  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2090  * to catch references to uninitialised memory.
2091  *
2092  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2093  * for buffer overruns.
2094  *
2095  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2096  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2097  * as davem.
2098  */
2099 struct kmem_cache *
2100 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2101         unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
2102 {
2103         size_t left_over, slab_size, ralign;
2104         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2105         gfp_t gfp;
2106
2107         /*
2108          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2109          */
2110         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2111             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2112                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __func__,
2113                                 name);
2114                 BUG();
2115         }
2116
2117         /*
2118          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2119          * cpu_online_mask as well.  Please see cpuup_callback
2120          */
2121         if (slab_is_available()) {
2122                 get_online_cpus();
2123                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2124         }
2125
2126         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2127                 char tmp;
2128                 int res;
2129
2130                 /*
2131                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2132                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2133                  * area of the module.  Print a warning.
2134                  */
2135                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2136                 if (res) {
2137                         printk(KERN_ERR
2138                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2139                                pc->buffer_size);
2140                         continue;
2141                 }
2142
2143                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2144                         printk(KERN_ERR
2145                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2146                         dump_stack();
2147                         goto oops;
2148                 }
2149         }
2150
2151 #if DEBUG
2152         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2153 #if FORCED_DEBUG
2154         /*
2155          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2156          * large objects, if the increased size would increase the object size
2157          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2158          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2159          */
2160         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2161                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2162                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2163         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2164                 flags |= SLAB_POISON;
2165 #endif
2166         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2167                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2168 #endif
2169         /*
2170          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2171          * isn't available.
2172          */
2173         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2174
2175         /*
2176          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2177          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2178          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2179          */
2180         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2181                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2182                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2183         }
2184
2185         /* calculate the final buffer alignment: */
2186
2187         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2188         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2189                 /*
2190                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2191                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2192                  * one cacheline.
2193                  */
2194                 ralign = cache_line_size();
2195                 while (size <= ralign / 2)
2196                         ralign /= 2;
2197         } else {
2198                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2199         }
2200
2201         /*
2202          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2203          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2204          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2205          */
2206         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2207                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2208
2209         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2210                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2211                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2212                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2213                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2214                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2215         }
2216
2217         /* 2) arch mandated alignment */
2218         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2219                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2220         }
2221         /* 3) caller mandated alignment */
2222         if (ralign < align) {
2223                 ralign = align;
2224         }
2225         /* disable debug if necessary */
2226         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2227                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2228         /*
2229          * 4) Store it.
2230          */
2231         align = ralign;
2232
2233         if (slab_is_available())
2234                 gfp = GFP_KERNEL;
2235         else
2236                 gfp = GFP_NOWAIT;
2237
2238         /* Get cache's description obj. */
2239         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, gfp);
2240         if (!cachep)
2241                 goto oops;
2242
2243 #if DEBUG
2244         cachep->obj_size = size;
2245
2246         /*
2247          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2248          * into align above.
2249          */
2250         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2251                 /* add space for red zone words */
2252                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2253                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2254         }
2255         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2256                 /* user store requires one word storage behind the end of
2257                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2258                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2259                  */
2260                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2261                         size += REDZONE_ALIGN;
2262                 else
2263                         size += BYTES_PER_WORD;
2264         }
2265 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2266         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2267             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2268                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2269                 size = PAGE_SIZE;
2270         }
2271 #endif
2272 #endif
2273
2274         /*
2275          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2276          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2277          * it too early on. Always use on-slab management when
2278          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2279          */
2280         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2281             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2282                 /*
2283                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2284                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2285                  */
2286                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2287
2288         size = ALIGN(size, align);
2289
2290         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2291
2292         if (!cachep->num) {
2293                 printk(KERN_ERR
2294                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2295                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2296                 cachep = NULL;
2297                 goto oops;
2298         }
2299         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2300                           + sizeof(struct slab), align);
2301
2302         /*
2303          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2304          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2305          */
2306         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2307                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2308                 left_over -= slab_size;
2309         }
2310
2311         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2312                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2313                 slab_size =
2314                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2315
2316 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2317                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2318                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2319                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2320                  */
2321                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2322                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2323 #endif
2324         }
2325
2326         cachep->colour_off = cache_line_size();
2327         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2328         if (cachep->colour_off < align)
2329                 cachep->colour_off = align;
2330         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2331         cachep->slab_size = slab_size;
2332         cachep->flags = flags;
2333         cachep->gfpflags = 0;
2334         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2335                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2336         cachep->buffer_size = size;
2337         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2338
2339         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2340                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2341                 /*
2342                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2343                  * But since we go off slab only for object size greater than
2344                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2345                  * this should not happen at all.
2346                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2347                  */
2348                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2349         }
2350         cachep->ctor = ctor;
2351         cachep->name = name;
2352
2353         if (setup_cpu_cache(cachep, gfp)) {
2354                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2355                 cachep = NULL;
2356                 goto oops;
2357         }
2358
2359         /* cache setup completed, link it into the list */
2360         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2361 oops:
2362         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2363                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2364                       name);
2365         if (slab_is_available()) {
2366                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2367                 put_online_cpus();
2368         }
2369         return cachep;
2370 }
2371 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2372
2373 #if DEBUG
2374 static void check_irq_off(void)
2375 {
2376         BUG_ON(!irqs_disabled());
2377 }
2378
2379 static void check_irq_on(void)
2380 {
2381         BUG_ON(irqs_disabled());
2382 }
2383
2384 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2385 {
2386 #ifdef CONFIG_SMP
2387         check_irq_off();
2388         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2389 #endif
2390 }
2391
2392 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2393 {
2394 #ifdef CONFIG_SMP
2395         check_irq_off();
2396         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2397 #endif
2398 }
2399
2400 #else
2401 #define check_irq_off() do { } while(0)
2402 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2403 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2404 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2405 #endif
2406
2407 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2408                         struct array_cache *ac,
2409                         int force, int node);
2410
2411 static void do_drain(void *arg)
2412 {
2413         struct kmem_cache *cachep = arg;
2414         struct array_cache *ac;
2415         int node = numa_node_id();
2416
2417         check_irq_off();
2418         ac = cpu_cache_get(cachep);
2419         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2420         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2421         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2422         ac->avail = 0;
2423 }
2424
2425 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2426 {
2427         struct kmem_list3 *l3;
2428         int node;
2429
2430         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2431         check_irq_on();
2432         for_each_online_node(node) {
2433                 l3 = cachep->nodelists[node];
2434                 if (l3 && l3->alien)
2435                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2436         }
2437
2438         for_each_online_node(node) {
2439                 l3 = cachep->nodelists[node];
2440                 if (l3)
2441                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2442         }
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Remove slabs from the list of free slabs.
2447  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2448  *
2449  * Returns the actual number of slabs released.
2450  */
2451 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2452                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2453 {
2454         struct list_head *p;
2455         int nr_freed;
2456         struct slab *slabp;
2457
2458         nr_freed = 0;
2459         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2460
2461                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2462                 p = l3->slabs_free.prev;
2463                 if (p == &l3->slabs_free) {
2464                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2465                         goto out;
2466                 }
2467
2468                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2469 #if DEBUG
2470                 BUG_ON(slabp->inuse);
2471 #endif
2472                 list_del(&slabp->list);
2473                 /*
2474                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2475                  * to the cache.
2476                  */
2477                 l3->free_objects -= cache->num;
2478                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2479                 slab_destroy(cache, slabp);
2480                 nr_freed++;
2481         }
2482 out:
2483         return nr_freed;
2484 }
2485
2486 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2487 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2488 {
2489         int ret = 0, i = 0;
2490         struct kmem_list3 *l3;
2491
2492         drain_cpu_caches(cachep);
2493
2494         check_irq_on();
2495         for_each_online_node(i) {
2496                 l3 = cachep->nodelists[i];
2497                 if (!l3)
2498                         continue;
2499
2500                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2501
2502                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2503                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2504         }
2505         return (ret ? 1 : 0);
2506 }
2507
2508 /**
2509  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2510  * @cachep: The cache to shrink.
2511  *
2512  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2513  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2514  */
2515 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2516 {
2517         int ret;
2518         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2519
2520         get_online_cpus();
2521         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2522         ret = __cache_shrink(cachep);
2523         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2524         put_online_cpus();
2525         return ret;
2526 }
2527 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2528
2529 /**
2530  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2531  * @cachep: the cache to destroy
2532  *
2533  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2534  *
2535  * It is expected this function will be called by a module when it is
2536  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2537  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2538  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2539  *
2540  * The cache must be empty before calling this function.
2541  *
2542  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2543  * during the kmem_cache_destroy().
2544  */
2545 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2546 {
2547         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2548
2549         /* Find the cache in the chain of caches. */
2550         get_online_cpus();
2551         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2552         /*
2553          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2554          */
2555         list_del(&cachep->next);
2556         if (__cache_shrink(cachep)) {
2557                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2558                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2559                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2560                 put_online_cpus();
2561                 return;
2562         }
2563
2564         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2565                 rcu_barrier();
2566
2567         __kmem_cache_destroy(cachep);
2568         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2569         put_online_cpus();
2570 }
2571 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2572
2573 /*
2574  * Get the memory for a slab management obj.
2575  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2576  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2577  * come from the same cache which is getting created because,
2578  * when we are searching for an appropriate cache for these
2579  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2580  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2581  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2582  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2583  */
2584 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2585                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2586                                    int nodeid)
2587 {
2588         struct slab *slabp;
2589
2590         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2591                 /* Slab management obj is off-slab. */
2592                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2593                                               local_flags, nodeid);
2594                 /*
2595                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2596                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2597                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2598                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2599                  */
2600                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2601                                    local_flags);
2602                 if (!slabp)
2603                         return NULL;
2604         } else {
2605                 slabp = objp + colour_off;
2606                 colour_off += cachep->slab_size;
2607         }
2608         slabp->inuse = 0;
2609         slabp->colouroff = colour_off;
2610         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2611         slabp->nodeid = nodeid;
2612         slabp->free = 0;
2613         return slabp;
2614 }
2615
2616 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2617 {
2618         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2619 }
2620
2621 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2622                             struct slab *slabp)
2623 {
2624         int i;
2625
2626         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2627                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2628 #if DEBUG
2629                 /* need to poison the objs? */
2630                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2631                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2632                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2633                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2634
2635                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2636                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2637                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2638                 }
2639                 /*
2640                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2641                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2642                  * They must also be threaded.
2643                  */
2644                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2645                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2646
2647                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2648                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2649                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2650                                            " end of an object");
2651                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2652                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2653                                            " start of an object");
2654                 }
2655                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2656                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2657                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2658                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2659 #else
2660                 if (cachep->ctor)
2661                         cachep->ctor(objp);
2662 #endif
2663                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2664         }
2665         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2666 }
2667
2668 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2669 {
2670         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2671                 if (flags & GFP_DMA)
2672                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2673                 else
2674                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2675         }
2676 }
2677
2678 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2679                                 int nodeid)
2680 {
2681         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2682         kmem_bufctl_t next;
2683
2684         slabp->inuse++;
2685         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2686 #if DEBUG
2687         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2688         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2689 #endif
2690         slabp->free = next;
2691
2692         return objp;
2693 }
2694
2695 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2696                                 void *objp, int nodeid)
2697 {
2698         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2699
2700 #if DEBUG
2701         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2702         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2703
2704         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2705                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2706                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2707                 BUG();
2708         }
2709 #endif
2710         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2711         slabp->free = objnr;
2712         slabp->inuse--;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2717  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2718  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2719  */
2720 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2721                            void *addr)
2722 {
2723         int nr_pages;
2724         struct page *page;
2725
2726         page = virt_to_page(addr);
2727
2728         nr_pages = 1;
2729         if (likely(!PageCompound(page)))
2730                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2731
2732         do {
2733                 page_set_cache(page, cache);
2734                 page_set_slab(page, slab);
2735                 page++;
2736         } while (--nr_pages);
2737 }
2738
2739 /*
2740  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2741  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2742  */
2743 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2744                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2745 {
2746         struct slab *slabp;
2747         size_t offset;
2748         gfp_t local_flags;
2749         struct kmem_list3 *l3;
2750
2751         /*
2752          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2753          * critical path in kmem_cache_alloc().
2754          */
2755         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2756         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2757
2758         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2759         check_irq_off();
2760         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2761         spin_lock(&l3->list_lock);
2762
2763         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2764         offset = l3->colour_next;
2765         l3->colour_next++;
2766         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2767                 l3->colour_next = 0;
2768         spin_unlock(&l3->list_lock);
2769
2770         offset *= cachep->colour_off;
2771
2772         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2773                 local_irq_enable();
2774
2775         /*
2776          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2777          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2778          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2779          * will eventually be caught here (where it matters).
2780          */
2781         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2782
2783         /*
2784          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2785          * 'nodeid'.
2786          */
2787         if (!objp)
2788                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2789         if (!objp)
2790                 goto failed;
2791
2792         /* Get slab management. */
2793         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2794                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2795         if (!slabp)
2796                 goto opps1;
2797
2798         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2799
2800         cache_init_objs(cachep, slabp);
2801
2802         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2803                 local_irq_disable();
2804         check_irq_off();
2805         spin_lock(&l3->list_lock);
2806
2807         /* Make slab active. */
2808         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2809         STATS_INC_GROWN(cachep);
2810         l3->free_objects += cachep->num;
2811         spin_unlock(&l3->list_lock);
2812         return 1;
2813 opps1:
2814         kmem_freepages(cachep, objp);
2815 failed:
2816         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2817                 local_irq_disable();
2818         return 0;
2819 }
2820
2821 #if DEBUG
2822
2823 /*
2824  * Perform extra freeing checks:
2825  * - detect bad pointers.
2826  * - POISON/RED_ZONE checking
2827  */
2828 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2829 {
2830         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2831                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2832                        (unsigned long)objp);
2833                 BUG();
2834         }
2835 }
2836
2837 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2838 {
2839         unsigned long long redzone1, redzone2;
2840
2841         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2842         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2843
2844         /*
2845          * Redzone is ok.
2846          */
2847         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2848                 return;
2849
2850         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2851                 slab_error(cache, "double free detected");
2852         else
2853                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2854
2855         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2856                         obj, redzone1, redzone2);
2857 }
2858
2859 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2860                                    void *caller)
2861 {
2862         struct page *page;
2863         unsigned int objnr;
2864         struct slab *slabp;
2865
2866         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2867
2868         objp -= obj_offset(cachep);
2869         kfree_debugcheck(objp);
2870         page = virt_to_head_page(objp);
2871
2872         slabp = page_get_slab(page);
2873
2874         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2875                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2876                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2877                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2878         }
2879         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2880                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2881
2882         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2883
2884         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2885         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2886
2887 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2888         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2889 #endif
2890         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2891 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2892                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2893                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2894                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2895                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2896                 } else {
2897                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2898                 }
2899 #else
2900                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2901 #endif
2902         }
2903         return objp;
2904 }
2905
2906 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2907 {
2908         kmem_bufctl_t i;
2909         int entries = 0;
2910
2911         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2912         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2913                 entries++;
2914                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2915                         goto bad;
2916         }
2917         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2918 bad:
2919                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2920                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2921                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2922                 for (i = 0;
2923                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2924                      i++) {
2925                         if (i % 16 == 0)
2926                                 printk("\n%03x:", i);
2927                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2928                 }
2929                 printk("\n");
2930                 BUG();
2931         }
2932 }
2933 #else
2934 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2935 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2936 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2937 #endif
2938
2939 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2940 {
2941         int batchcount;
2942         struct kmem_list3 *l3;
2943         struct array_cache *ac;
2944         int node;
2945
2946 retry:
2947         check_irq_off();
2948         node = numa_node_id();
2949         ac = cpu_cache_get(cachep);
2950         batchcount = ac->batchcount;
2951         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2952                 /*
2953                  * If there was little recent activity on this cache, then
2954                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2955                  * refill bouncing.
2956                  */
2957                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2958         }
2959         l3 = cachep->nodelists[node];
2960
2961         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2962         spin_lock(&l3->list_lock);
2963
2964         /* See if we can refill from the shared array */
2965         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
2966                 l3->shared->touched = 1;
2967                 goto alloc_done;
2968         }
2969
2970         while (batchcount > 0) {
2971                 struct list_head *entry;
2972                 struct slab *slabp;
2973                 /* Get slab alloc is to come from. */
2974                 entry = l3->slabs_partial.next;
2975                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2976                         l3->free_touched = 1;
2977                         entry = l3->slabs_free.next;
2978                         if (entry == &l3->slabs_free)
2979                                 goto must_grow;
2980                 }
2981
2982                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2983                 check_slabp(cachep, slabp);
2984                 check_spinlock_acquired(cachep);
2985
2986                 /*
2987                  * The slab was either on partial or free list so
2988                  * there must be at least one object available for
2989                  * allocation.
2990                  */
2991                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
2992
2993                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2994                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2995                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2996                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2997
2998                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2999                                                             node);
3000                 }
3001                 check_slabp(cachep, slabp);
3002
3003                 /* move slabp to correct slabp list: */
3004                 list_del(&slabp->list);
3005                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3006                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3007                 else
3008                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3009         }
3010
3011 must_grow:
3012         l3->free_objects -= ac->avail;
3013 alloc_done:
3014         spin_unlock(&l3->list_lock);
3015
3016         if (unlikely(!ac->avail)) {
3017                 int x;
3018                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3019
3020                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3021                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3022                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3023                         return NULL;
3024
3025                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3026                         goto retry;
3027         }
3028         ac->touched = 1;
3029         return ac->entry[--ac->avail];
3030 }
3031
3032 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3033                                                 gfp_t flags)
3034 {
3035         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3036 #if DEBUG
3037         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3038 #endif
3039 }
3040
3041 #if DEBUG
3042 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3043                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3044 {
3045         if (!objp)
3046                 return objp;
3047         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3048 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3049                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3050                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3051                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3052                 else
3053                         check_poison_obj(cachep, objp);
3054 #else
3055                 check_poison_obj(cachep, objp);
3056 #endif
3057                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3058         }
3059         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3060                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3061
3062         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3063                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3064                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3065                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3066                                                 " object was overwritten");
3067                         printk(KERN_ERR
3068                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3069                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3070                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3071                 }
3072                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3073                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3074         }
3075 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3076         {
3077                 struct slab *slabp;
3078                 unsigned objnr;
3079
3080                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3081                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3082                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3083         }
3084 #endif
3085         objp += obj_offset(cachep);
3086         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3087                 cachep->ctor(objp);
3088 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3089         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3090                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3091                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3092         }
3093 #endif
3094         return objp;
3095 }
3096 #else
3097 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3098 #endif
3099
3100 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3101 {
3102         if (cachep == &cache_cache)
3103                 return false;
3104
3105         return should_failslab(obj_size(cachep), flags);
3106 }
3107
3108 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3109 {
3110         void *objp;
3111         struct array_cache *ac;
3112
3113         check_irq_off();
3114
3115         ac = cpu_cache_get(cachep);
3116         if (likely(ac->avail)) {
3117                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3118                 ac->touched = 1;
3119                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3120         } else {
3121                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3122                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3123                 /*
3124                  * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3125                  * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3126                  */
3127                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3128         }
3129         /*
3130          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3131          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3132          * treat the array pointers as a reference to the object.
3133          */
3134         if (objp)
3135                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3136         return objp;
3137 }
3138
3139 #ifdef CONFIG_NUMA
3140 /*
3141  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3142  *
3143  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3144  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3145  */
3146 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3147 {
3148         int nid_alloc, nid_here;
3149
3150         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3151                 return NULL;
3152         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3153         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3154                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3155         else if (current->mempolicy)
3156                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3157         if (nid_alloc != nid_here)
3158                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3159         return NULL;
3160 }
3161
3162 /*
3163  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3164  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3165  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3166  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3167  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3168  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3169  */
3170 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3171 {
3172         struct zonelist *zonelist;
3173         gfp_t local_flags;
3174         struct zoneref *z;
3175         struct zone *zone;
3176         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3177         void *obj = NULL;
3178         int nid;
3179
3180         if (flags & __GFP_THISNODE)
3181                 return NULL;
3182
3183         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
3184         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3185
3186 retry:
3187         /*
3188          * Look through allowed nodes for objects available
3189          * from existing per node queues.
3190          */
3191         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3192                 nid = zone_to_nid(zone);
3193
3194                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3195                         cache->nodelists[nid] &&
3196                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3197                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3198                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3199                                 if (obj)
3200                                         break;
3201                 }
3202         }
3203
3204         if (!obj) {
3205                 /*
3206                  * This allocation will be performed within the constraints
3207                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3208                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3209                  * set and go into memory reserves if necessary.
3210                  */
3211                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3212                         local_irq_enable();
3213                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3214                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_node_id());
3215                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3216                         local_irq_disable();
3217                 if (obj) {
3218                         /*
3219                          * Insert into the appropriate per node queues
3220                          */
3221                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3222                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3223                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3224                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3225                                 if (!obj)
3226                                         /*
3227                                          * Another processor may allocate the
3228                                          * objects in the slab since we are
3229                                          * not holding any locks.
3230                                          */
3231                                         goto retry;
3232                         } else {
3233                                 /* cache_grow already freed obj */
3234                                 obj = NULL;
3235                         }
3236                 }
3237         }
3238         return obj;
3239 }
3240
3241 /*
3242  * A interface to enable slab creation on nodeid
3243  */
3244 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3245                                 int nodeid)
3246 {
3247         struct list_head *entry;
3248         struct slab *slabp;
3249         struct kmem_list3 *l3;
3250         void *obj;
3251         int x;
3252
3253         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3254         BUG_ON(!l3);
3255
3256 retry:
3257         check_irq_off();
3258         spin_lock(&l3->list_lock);
3259         entry = l3->slabs_partial.next;
3260         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3261                 l3->free_touched = 1;
3262                 entry = l3->slabs_free.next;
3263                 if (entry == &l3->slabs_free)
3264                         goto must_grow;
3265         }
3266
3267         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3268         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3269         check_slabp(cachep, slabp);
3270
3271         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3272         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3273         STATS_SET_HIGH(cachep);
3274
3275         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3276
3277         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3278         check_slabp(cachep, slabp);
3279         l3->free_objects--;
3280         /* move slabp to correct slabp list: */
3281         list_del(&slabp->list);
3282
3283         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3284                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3285         else
3286                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3287
3288         spin_unlock(&l3->list_lock);
3289         goto done;
3290
3291 must_grow:
3292         spin_unlock(&l3->list_lock);
3293         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3294         if (x)
3295                 goto retry;
3296
3297         return fallback_alloc(cachep, flags);
3298
3299 done:
3300         return obj;
3301 }
3302
3303 /**
3304  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3305  * @cachep: The cache to allocate from.
3306  * @flags: See kmalloc().
3307  * @nodeid: node number of the target node.
3308  * @caller: return address of caller, used for debug information
3309  *
3310  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3311  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3312  *
3313  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3314  */
3315 static __always_inline void *
3316 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3317                    void *caller)
3318 {
3319         unsigned long save_flags;
3320         void *ptr;
3321
3322         flags &= gfp_allowed_mask;
3323
3324         lockdep_trace_alloc(flags);
3325
3326         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3327                 return NULL;
3328
3329         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3330         local_irq_save(save_flags);
3331
3332         if (nodeid == -1)
3333                 nodeid = numa_node_id();
3334
3335         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3336                 /* Node not bootstrapped yet */
3337                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3338                 goto out;
3339         }
3340
3341         if (nodeid == numa_node_id()) {
3342                 /*
3343                  * Use the locally cached objects if possible.
3344                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3345                  * to other nodes. It may fail while we still have
3346                  * objects on other nodes available.
3347                  */
3348                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3349                 if (ptr)
3350                         goto out;
3351         }
3352         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3353         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3354   out:
3355         local_irq_restore(save_flags);
3356         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3357         kmemleak_alloc_recursive(ptr, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3358                                  flags);
3359
3360         if (likely(ptr))
3361                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, obj_size(cachep));
3362
3363         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3364                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3365
3366         return ptr;
3367 }
3368
3369 static __always_inline void *
3370 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3371 {
3372         void *objp;
3373
3374         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3375                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3376                 if (objp)
3377                         goto out;
3378         }
3379         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3380
3381         /*
3382          * We may just have run out of memory on the local node.
3383          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3384          */
3385         if (!objp)
3386                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3387
3388   out:
3389         return objp;
3390 }
3391 #else
3392
3393 static __always_inline void *
3394 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3395 {
3396         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3397 }
3398
3399 #endif /* CONFIG_NUMA */
3400
3401 static __always_inline void *
3402 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3403 {
3404         unsigned long save_flags;
3405         void *objp;
3406
3407         flags &= gfp_allowed_mask;
3408
3409         lockdep_trace_alloc(flags);
3410
3411         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3412                 return NULL;
3413
3414         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3415         local_irq_save(save_flags);
3416         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3417         local_irq_restore(save_flags);
3418         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3419         kmemleak_alloc_recursive(objp, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3420                                  flags);
3421         prefetchw(objp);
3422
3423         if (likely(objp))
3424                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, obj_size(cachep));
3425
3426         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3427                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3428
3429         return objp;
3430 }
3431
3432 /*
3433  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3434  */
3435 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3436                        int node)
3437 {
3438         int i;
3439         struct kmem_list3 *l3;
3440
3441         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3442                 void *objp = objpp[i];
3443                 struct slab *slabp;
3444
3445                 slabp = virt_to_slab(objp);
3446                 l3 = cachep->nodelists[node];
3447                 list_del(&slabp->list);
3448                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3449                 check_slabp(cachep, slabp);
3450                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3451                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3452                 l3->free_objects++;
3453                 check_slabp(cachep, slabp);
3454
3455                 /* fixup slab chains */
3456                 if (slabp->inuse == 0) {
3457                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3458                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3459                                 /* No need to drop any previously held
3460                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3461                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3462                                  * a different cache, refer to comments before
3463                                  * alloc_slabmgmt.
3464                                  */
3465                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3466                         } else {
3467                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3468                         }
3469                 } else {
3470                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3471                          * partial list on free - maximum time for the
3472                          * other objects to be freed, too.
3473                          */
3474                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3475                 }
3476         }
3477 }
3478
3479 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3480 {
3481         int batchcount;
3482         struct kmem_list3 *l3;
3483         int node = numa_node_id();
3484
3485         batchcount = ac->batchcount;
3486 #if DEBUG
3487         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3488 #endif
3489         check_irq_off();
3490         l3 = cachep->nodelists[node];
3491         spin_lock(&l3->list_lock);
3492         if (l3->shared) {
3493                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3494                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3495                 if (max) {
3496                         if (batchcount > max)
3497                                 batchcount = max;
3498                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3499                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3500                         shared_array->avail += batchcount;
3501                         goto free_done;
3502                 }
3503         }
3504
3505         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3506 free_done:
3507 #if STATS
3508         {
3509                 int i = 0;
3510                 struct list_head *p;
3511
3512                 p = l3->slabs_free.next;
3513                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3514                         struct slab *slabp;
3515
3516                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3517                         BUG_ON(slabp->inuse);
3518
3519                         i++;
3520                         p = p->next;
3521                 }
3522                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3523         }
3524 #endif
3525         spin_unlock(&l3->list_lock);
3526         ac->avail -= batchcount;
3527         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3528 }
3529
3530 /*
3531  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3532  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3533  */
3534 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3535 {
3536         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3537
3538         check_irq_off();
3539         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3540         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3541
3542         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, obj_size(cachep));
3543
3544         /*
3545          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3546          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3547          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3548          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3549          * the cache.
3550          */
3551         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3552                 return;
3553
3554         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3555                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3556                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3557                 return;
3558         } else {
3559                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3560                 cache_flusharray(cachep, ac);
3561                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3562         }
3563 }
3564
3565 /**
3566  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3567  * @cachep: The cache to allocate from.
3568  * @flags: See kmalloc().
3569  *
3570  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3571  * if the cache has no available objects.
3572  */
3573 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3574 {
3575         void *ret = __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3576
3577         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3578                                obj_size(cachep), cachep->buffer_size, flags);
3579
3580         return ret;
3581 }
3582 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3583
3584 #ifdef CONFIG_TRACING
3585 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3586 {
3587         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3588 }
3589 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
3590 #endif
3591
3592 /**
3593  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might be a slab entry.
3594  * @cachep: the cache we're checking against
3595  * @ptr: pointer to validate
3596  *
3597  * This verifies that the untrusted pointer looks sane;
3598  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3599  * part of the slab cache in question, but it at least
3600  * validates that the pointer can be dereferenced and
3601  * looks half-way sane.
3602  *
3603  * Currently only used for dentry validation.
3604  */
3605 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3606 {
3607         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3608         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3609         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3610         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3611         struct page *page;
3612
3613         if (unlikely(addr < min_addr))
3614                 goto out;
3615         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3616                 goto out;
3617         if (unlikely(addr & align_mask))
3618                 goto out;
3619         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3620                 goto out;
3621         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3622                 goto out;
3623         page = virt_to_page(ptr);
3624         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3625                 goto out;
3626         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3627                 goto out;
3628         return 1;
3629 out:
3630         return 0;
3631 }
3632
3633 #ifdef CONFIG_NUMA
3634 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3635 {
3636         void *ret = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3637                                        __builtin_return_address(0));
3638
3639         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3640                                     obj_size(cachep), cachep->buffer_size,
3641                                     flags, nodeid);
3642
3643         return ret;
3644 }
3645 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3646
3647 #ifdef CONFIG_TRACING
3648 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *cachep,
3649                                     gfp_t flags,
3650                                     int nodeid)
3651 {
3652         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3653                                   __builtin_return_address(0));
3654 }
3655 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
3656 #endif
3657
3658 static __always_inline void *
3659 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3660 {
3661         struct kmem_cache *cachep;
3662         void *ret;
3663
3664         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3665         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3666                 return cachep;
3667         ret = kmem_cache_alloc_node_notrace(cachep, flags, node);
3668
3669         trace_kmalloc_node((unsigned long) caller, ret,
3670                            size, cachep->buffer_size, flags, node);
3671
3672         return ret;
3673 }
3674
3675 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3676 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3677 {
3678         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3679                         __builtin_return_address(0));
3680 }
3681 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3682
3683 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3684                 int node, unsigned long caller)
3685 {
3686         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, (void *)caller);
3687 }
3688 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3689 #else
3690 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3691 {
3692         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3693 }
3694 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3695 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3696 #endif /* CONFIG_NUMA */
3697
3698 /**
3699  * __do_kmalloc - allocate memory
3700  * @size: how many bytes of memory are required.
3701  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3702  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3703  */
3704 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3705                                           void *caller)
3706 {
3707         struct kmem_cache *cachep;
3708         void *ret;
3709
3710         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3711          * __ with kmem_.
3712          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3713          * functions.
3714          */
3715         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3716         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3717                 return cachep;
3718         ret = __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3719
3720         trace_kmalloc((unsigned long) caller, ret,
3721                       size, cachep->buffer_size, flags);
3722
3723         return ret;
3724 }
3725
3726
3727 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3728 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3729 {
3730         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3731 }
3732 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3733
3734 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3735 {
3736         return __do_kmalloc(size, flags, (void *)caller);
3737 }
3738 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3739
3740 #else
3741 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3742 {
3743         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3744 }
3745 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3746 #endif
3747
3748 /**
3749  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3750  * @cachep: The cache the allocation was from.
3751  * @objp: The previously allocated object.
3752  *
3753  * Free an object which was previously allocated from this
3754  * cache.
3755  */
3756 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3757 {
3758         unsigned long flags;
3759
3760         local_irq_save(flags);
3761         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3762         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3763                 debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(cachep));
3764         __cache_free(cachep, objp);
3765         local_irq_restore(flags);
3766
3767         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3768 }
3769 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3770
3771 /**
3772  * kfree - free previously allocated memory
3773  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3774  *
3775  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3776  *
3777  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3778  * or you will run into trouble.
3779  */
3780 void kfree(const void *objp)
3781 {
3782         struct kmem_cache *c;
3783         unsigned long flags;
3784
3785         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3786
3787         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3788                 return;
3789         local_irq_save(flags);
3790         kfree_debugcheck(objp);
3791         c = virt_to_cache(objp);
3792         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3793         debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(c));
3794         __cache_free(c, (void *)objp);
3795         local_irq_restore(flags);
3796 }
3797 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3798
3799 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3800 {
3801         return obj_size(cachep);
3802 }
3803 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3804
3805 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3806 {
3807         return cachep->name;
3808 }
3809 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3810
3811 /*
3812  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3813  */
3814 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3815 {
3816         int node;
3817         struct kmem_list3 *l3;
3818         struct array_cache *new_shared;
3819         struct array_cache **new_alien = NULL;
3820
3821         for_each_online_node(node) {
3822
3823                 if (use_alien_caches) {
3824                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3825                         if (!new_alien)
3826                                 goto fail;
3827                 }
3828
3829                 new_shared = NULL;
3830                 if (cachep->shared) {
3831                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3832                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3833                                         0xbaadf00d, gfp);
3834                         if (!new_shared) {
3835                                 free_alien_cache(new_alien);
3836                                 goto fail;
3837                         }
3838                 }
3839
3840                 l3 = cachep->nodelists[node];
3841                 if (l3) {
3842                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3843
3844                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3845
3846                         if (shared)
3847                                 free_block(cachep, shared->entry,
3848                                                 shared->avail, node);
3849
3850                         l3->shared = new_shared;
3851                         if (!l3->alien) {
3852                                 l3->alien = new_alien;
3853                                 new_alien = NULL;
3854                         }
3855                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3856                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3857                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3858                         kfree(shared);
3859                         free_alien_cache(new_alien);
3860                         continue;
3861                 }
3862                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3863                 if (!l3) {
3864                         free_alien_cache(new_alien);
3865                         kfree(new_shared);
3866                         goto fail;
3867                 }
3868
3869                 kmem_list3_init(l3);
3870                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3871                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3872                 l3->shared = new_shared;
3873                 l3->alien = new_alien;
3874                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3875                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3876                 cachep->nodelists[node] = l3;
3877         }
3878         return 0;
3879
3880 fail:
3881         if (!cachep->next.next) {
3882                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3883                 node--;
3884                 while (node >= 0) {
3885                         if (cachep->nodelists[node]) {
3886                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3887
3888                                 kfree(l3->shared);
3889                                 free_alien_cache(l3->alien);
3890                                 kfree(l3);
3891                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3892                         }
3893                         node--;
3894                 }
3895         }
3896         return -ENOMEM;
3897 }
3898
3899 struct ccupdate_struct {
3900         struct kmem_cache *cachep;
3901         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3902 };
3903
3904 static void do_ccupdate_local(void *info)
3905 {
3906         struct ccupdate_struct *new = info;
3907         struct array_cache *old;
3908
3909         check_irq_off();
3910         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3911
3912         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3913         new->new[smp_processor_id()] = old;
3914 }
3915
3916 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3917 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3918                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3919 {
3920         struct ccupdate_struct *new;
3921         int i;
3922
3923         new = kzalloc(sizeof(*new), gfp);
3924         if (!new)
3925                 return -ENOMEM;
3926
3927         for_each_online_cpu(i) {
3928                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3929                                                 batchcount, gfp);
3930                 if (!new->new[i]) {
3931                         for (i--; i >= 0; i--)
3932                                 kfree(new->new[i]);
3933                         kfree(new);
3934                         return -ENOMEM;
3935                 }
3936         }
3937         new->cachep = cachep;
3938
3939         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3940
3941         check_irq_on();
3942         cachep->batchcount = batchcount;
3943         cachep->limit = limit;
3944         cachep->shared = shared;
3945
3946         for_each_online_cpu(i) {
3947                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3948                 if (!ccold)
3949                         continue;
3950                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3951                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3952                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3953                 kfree(ccold);
3954         }
3955         kfree(new);
3956         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
3957 }
3958
3959 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3960 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3961 {
3962         int err;
3963         int limit, shared;
3964
3965         /*
3966          * The head array serves three purposes:
3967          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3968          * - reduce the number of spinlock operations.
3969          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3970          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3971          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3972          * Bonwick.
3973          */
3974         if (cachep->buffer_size > 131072)
3975                 limit = 1;
3976         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3977                 limit = 8;
3978         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3979                 limit = 24;
3980         else if (cachep->buffer_size > 256)
3981                 limit = 54;
3982         else
3983                 limit = 120;
3984
3985         /*
3986          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3987          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3988          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3989          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3990          * replaces Bonwick's magazine layer.
3991          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3992          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3993          */
3994         shared = 0;
3995         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3996                 shared = 8;
3997
3998 #if DEBUG
3999         /*
4000          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4001          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4002          */
4003         if (limit > 32)
4004                 limit = 32;
4005 #endif
4006         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared, gfp);
4007         if (err)
4008                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4009                        cachep->name, -err);
4010         return err;
4011 }
4012
4013 /*
4014  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4015  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4016  * if drain_array() is used on the shared array.
4017  */
4018 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4019                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4020 {
4021         int tofree;
4022
4023         if (!ac || !ac->avail)
4024                 return;
4025         if (ac->touched && !force) {
4026                 ac->touched = 0;
4027         } else {
4028                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4029                 if (ac->avail) {
4030                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4031                         if (tofree > ac->avail)
4032                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4033                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4034                         ac->avail -= tofree;
4035                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4036                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4037                 }
4038                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4039         }
4040 }
4041
4042 /**
4043  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4044  * @w: work descriptor
4045  *
4046  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4047  * Purpose:
4048  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4049  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4050  *
4051  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4052  * again on the next iteration.
4053  */
4054 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4055 {
4056         struct kmem_cache *searchp;
4057         struct kmem_list3 *l3;
4058         int node = numa_node_id();
4059         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4060
4061         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4062                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4063                 goto out;
4064
4065         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4066                 check_irq_on();
4067
4068                 /*
4069                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4070                  * have established with reasonable certainty that
4071                  * we can do some work if the lock was obtained.
4072                  */
4073                 l3 = searchp->nodelists[node];
4074
4075                 reap_alien(searchp, l3);
4076
4077                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4078
4079                 /*
4080                  * These are racy checks but it does not matter
4081                  * if we skip one check or scan twice.
4082                  */
4083                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4084                         goto next;
4085
4086                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4087
4088                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4089
4090                 if (l3->free_touched)
4091                         l3->free_touched = 0;
4092                 else {
4093                         int freed;
4094
4095                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4096                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4097                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4098                 }
4099 next:
4100                 cond_resched();
4101         }
4102         check_irq_on();
4103         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4104         next_reap_node();
4105 out:
4106         /* Set up the next iteration */
4107         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4108 }
4109
4110 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4111
4112 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4113 {
4114         /*
4115          * Output format version, so at least we can change it
4116          * without _too_ many complaints.
4117          */
4118 #if STATS
4119         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4120 #else
4121         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4122 #endif
4123         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4124                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4125         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4126         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4127 #if STATS
4128         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4129                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4130         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4131 #endif
4132         seq_putc(m, '\n');
4133 }
4134
4135 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4136 {
4137         loff_t n = *pos;
4138
4139         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4140         if (!n)
4141                 print_slabinfo_header(m);
4142
4143         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4144 }
4145
4146 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4147 {
4148         return seq_list_next(p, &cache_chain, pos);
4149 }
4150
4151 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4152 {
4153         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4154 }
4155
4156 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4157 {
4158         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4159         struct slab *slabp;
4160         unsigned long active_objs;
4161         unsigned long num_objs;
4162         unsigned long active_slabs = 0;
4163         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4164         const char *name;
4165         char *error = NULL;
4166         int node;
4167         struct kmem_list3 *l3;
4168
4169         active_objs = 0;
4170         num_slabs = 0;
4171         for_each_online_node(node) {
4172                 l3 = cachep->nodelists[node];
4173                 if (!l3)
4174                         continue;
4175
4176                 check_irq_on();
4177                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4178
4179                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4180                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4181                                 error = "slabs_full accounting error";
4182                         active_objs += cachep->num;
4183                         active_slabs++;
4184                 }
4185                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4186                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4187                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4188                         if (!slabp->inuse && !error)
4189                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4190                         active_objs += slabp->inuse;
4191                         active_slabs++;
4192                 }
4193                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4194                         if (slabp->inuse && !error)
4195                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4196                         num_slabs++;
4197                 }
4198                 free_objects += l3->free_objects;
4199                 if (l3->shared)
4200                         shared_avail += l3->shared->avail;
4201
4202                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4203         }
4204         num_slabs += active_slabs;
4205         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4206         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4207                 error = "free_objects accounting error";
4208
4209         name = cachep->name;
4210         if (error)
4211                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4212
4213         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4214                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4215                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4216         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4217                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4218         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4219                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4220 #if STATS
4221         {                       /* list3 stats */
4222                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4223                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4224                 unsigned long grown = cachep->grown;
4225                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4226                 unsigned long errors = cachep->errors;
4227                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4228                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4229                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4230                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4231
4232                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4233                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4234                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4235                                 node_frees, overflows);
4236         }
4237         /* cpu stats */
4238         {
4239                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4240                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4241                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4242                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4243
4244                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4245                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4246         }
4247 #endif
4248         seq_putc(m, '\n');
4249         return 0;
4250 }
4251
4252 /*
4253  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4254  *
4255  * Output layout:
4256  * cache-name
4257  * num-active-objs
4258  * total-objs
4259  * object size
4260  * num-active-slabs
4261  * total-slabs
4262  * num-pages-per-slab
4263  * + further values on SMP and with statistics enabled
4264  */
4265
4266 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
4267         .start = s_start,
4268         .next = s_next,
4269         .stop = s_stop,
4270         .show = s_show,
4271 };
4272
4273 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4274 /**
4275  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4276  * @file: unused
4277  * @buffer: user buffer
4278  * @count: data length
4279  * @ppos: unused
4280  */
4281 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4282                        size_t count, loff_t *ppos)
4283 {
4284         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4285         int limit, batchcount, shared, res;
4286         struct kmem_cache *cachep;
4287
4288         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4289                 return -EINVAL;
4290         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4291                 return -EFAULT;
4292         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4293
4294         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4295         if (!tmp)
4296                 return -EINVAL;
4297         *tmp = '\0';
4298         tmp++;
4299         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4300                 return -EINVAL;
4301
4302         /* Find the cache in the chain of caches. */
4303         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4304         res = -EINVAL;
4305         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4306                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4307                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4308                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4309                                 res = 0;
4310                         } else {
4311                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4312                                                        batchcount, shared,
4313                                                        GFP_KERNEL);
4314                         }
4315                         break;
4316                 }
4317         }
4318         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4319         if (res >= 0)
4320                 res = count;
4321         return res;
4322 }
4323
4324 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
4325 {
4326         return seq_open(file, &slabinfo_op);
4327 }
4328
4329 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
4330         .open           = slabinfo_open,
4331         .read           = seq_read,
4332         .write          = slabinfo_write,
4333         .llseek         = seq_lseek,
4334         .release        = seq_release,
4335 };
4336
4337 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4338
4339 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4340 {
4341         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4342         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4343 }
4344
4345 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4346 {
4347         unsigned long *p;
4348         int l;
4349         if (!v)
4350                 return 1;
4351         l = n[1];
4352         p = n + 2;
4353         while (l) {
4354                 int i = l/2;
4355                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4356                 if (*q == v) {
4357                         q[1]++;
4358                         return 1;
4359                 }
4360                 if (*q > v) {
4361                         l = i;
4362                 } else {
4363                         p = q + 2;
4364                         l -= i + 1;
4365                 }
4366         }
4367         if (++n[1] == n[0])
4368                 return 0;
4369         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4370         p[0] = v;
4371         p[1] = 1;
4372         return 1;
4373 }
4374
4375 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4376 {
4377         void *p;
4378         int i;
4379         if (n[0] == n[1])
4380                 return;
4381         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4382                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4383                         continue;
4384                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4385                         return;
4386         }
4387 }
4388
4389 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4390 {
4391 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4392         unsigned long offset, size;
4393         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4394
4395         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4396                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4397                 if (modname[0])
4398                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4399                 return;
4400         }
4401 #endif
4402         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4403 }
4404
4405 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4406 {
4407         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4408         struct slab *slabp;
4409         struct kmem_list3 *l3;
4410         const char *name;
4411         unsigned long *n = m->private;
4412         int node;
4413         int i;
4414
4415         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4416                 return 0;
4417         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4418                 return 0;
4419
4420         /* OK, we can do it */
4421
4422         n[1] = 0;
4423
4424         for_each_online_node(node) {
4425                 l3 = cachep->nodelists[node];
4426                 if (!l3)
4427                         continue;
4428
4429                 check_irq_on();
4430                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4431
4432                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4433                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4434                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4435                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4436                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4437         }
4438         name = cachep->name;
4439         if (n[0] == n[1]) {
4440                 /* Increase the buffer size */
4441                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4442                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4443                 if (!m->private) {
4444                         /* Too bad, we are really out */
4445                         m->private = n;
4446                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4447                         return -ENOMEM;
4448                 }
4449                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4450                 kfree(n);
4451                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4452                 /* Now make sure this entry will be retried */
4453                 m->count = m->size;
4454                 return 0;
4455         }
4456         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4457                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4458                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4459                 seq_putc(m, '\n');
4460         }
4461
4462         return 0;
4463 }
4464
4465 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4466         .start = leaks_start,
4467         .next = s_next,
4468         .stop = s_stop,
4469         .show = leaks_show,
4470 };
4471
4472 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4473 {
4474         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4475         int ret = -ENOMEM;
4476         if (n) {
4477                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4478                 if (!ret) {
4479                         struct seq_file *m = file->private_data;
4480                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4481                         m->private = n;
4482                         n = NULL;
4483                 }
4484                 kfree(n);
4485         }
4486         return ret;
4487 }
4488
4489 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4490         .open           = slabstats_open,
4491         .read           = seq_read,
4492         .llseek         = seq_lseek,
4493         .release        = seq_release_private,
4494 };
4495 #endif
4496
4497 static int __init slab_proc_init(void)
4498 {
4499         proc_create("slabinfo",S_IWUSR|S_IRUGO,NULL,&proc_slabinfo_operations);
4500 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4501         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4502 #endif
4503         return 0;
4504 }
4505 module_init(slab_proc_init);
4506 #endif
4507
4508 /**
4509  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4510  * @objp: Pointer to the object
4511  *
4512  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4513  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4514  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4515  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4516  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4517  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4518  * must not be freed during the duration of the call.
4519  */
4520 size_t ksize(const void *objp)
4521 {
4522         BUG_ON(!objp);
4523         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4524                 return 0;
4525
4526         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4527 }
4528 EXPORT_SYMBOL(ksize);