slab: NUMA slab allocator migration bugfix
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
120  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
121  *
122  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
123  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
124  *
125  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
126  */
127
128 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
129 #define DEBUG           1
130 #define STATS           1
131 #define FORCED_DEBUG    1
132 #else
133 #define DEBUG           0
134 #define STATS           0
135 #define FORCED_DEBUG    0
136 #endif
137
138 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
139 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
140 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
141
142 #ifndef cache_line_size
143 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
144 #endif
145
146 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
147 /*
148  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
149  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
150  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
151  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
152  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
153  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
154  * Note that increasing this value may disable some debug features.
155  */
156 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
157 #endif
158
159 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
160 /*
161  * Enforce a minimum alignment for all caches.
162  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
163  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
164  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
165  * some debug features.
166  */
167 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
168 #endif
169
170 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
171 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
172 #endif
173
174 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
175 #if DEBUG
176 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
177                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
178                          SLAB_CACHE_DMA | \
179                          SLAB_STORE_USER | \
180                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
181                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
182 #else
183 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
184                          SLAB_CACHE_DMA | \
185                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
186                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
187 #endif
188
189 /*
190  * kmem_bufctl_t:
191  *
192  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
193  * linked offsets.
194  *
195  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
196  * slab an object belongs to.
197  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
198  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
199  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
200  * that does not use off-slab slabs.
201  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
202  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
203  * to have too many per slab.
204  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
205  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
206  */
207
208 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
209 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
210 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
211 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
212 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
213
214 /*
215  * struct slab
216  *
217  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
218  * for a slab, or allocated from an general cache.
219  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
220  */
221 struct slab {
222         struct list_head list;
223         unsigned long colouroff;
224         void *s_mem;            /* including colour offset */
225         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
226         kmem_bufctl_t free;
227         unsigned short nodeid;
228 };
229
230 /*
231  * struct slab_rcu
232  *
233  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
234  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
235  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
236  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
237  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
238  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
239  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
240  *
241  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
242  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
243  *
244  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
245  */
246 struct slab_rcu {
247         struct rcu_head head;
248         struct kmem_cache *cachep;
249         void *addr;
250 };
251
252 /*
253  * struct array_cache
254  *
255  * Purpose:
256  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
257  * - reduce the number of linked list operations
258  * - reduce spinlock operations
259  *
260  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
261  * footprint.
262  *
263  */
264 struct array_cache {
265         unsigned int avail;
266         unsigned int limit;
267         unsigned int batchcount;
268         unsigned int touched;
269         spinlock_t lock;
270         void *entry[];  /*
271                          * Must have this definition in here for the proper
272                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
273                          * the entries.
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
311 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392
393         unsigned int flags;             /* constant flags */
394         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
395
396 /* 4) cache_grow/shrink */
397         /* order of pgs per slab (2^n) */
398         unsigned int gfporder;
399
400         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
401         gfp_t gfpflags;
402
403         size_t colour;                  /* cache colouring range */
404         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
405         struct kmem_cache *slabp_cache;
406         unsigned int slab_size;
407         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
408
409         /* constructor func */
410         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *);
411
412 /* 5) cache creation/removal */
413         const char *name;
414         struct list_head next;
415
416 /* 6) statistics */
417 #if STATS
418         unsigned long num_active;
419         unsigned long num_allocations;
420         unsigned long high_mark;
421         unsigned long grown;
422         unsigned long reaped;
423         unsigned long errors;
424         unsigned long max_freeable;
425         unsigned long node_allocs;
426         unsigned long node_frees;
427         unsigned long node_overflow;
428         atomic_t allochit;
429         atomic_t allocmiss;
430         atomic_t freehit;
431         atomic_t freemiss;
432 #endif
433 #if DEBUG
434         /*
435          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
436          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
437          * object size including these internal fields, the following two
438          * variables contain the offset to the user object and its size.
439          */
440         int obj_offset;
441         int obj_size;
442 #endif
443         /*
444          * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size
445          * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES
446          * (see kmem_cache_init())
447          * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache
448          * is statically defined, so we reserve the max number of nodes.
449          */
450         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
451         /*
452          * Do not add fields after nodelists[]
453          */
454 };
455
456 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
457 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
458
459 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
460 /*
461  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
462  * cpucache drain/refill cycles.
463  *
464  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
465  * which could lock up otherwise freeable slabs.
466  */
467 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
468 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
469
470 #if STATS
471 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
472 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
473 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
474 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
475 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
476 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
477         do {                                                            \
478                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
479                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
480         } while (0)
481 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
482 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
483 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
484 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
485 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
486         do {                                                            \
487                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
488                         (x)->max_freeable = i;                          \
489         } while (0)
490 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
491 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
492 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
493 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
494 #else
495 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
496 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
498 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
499 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
500 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
501 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
502 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
503 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
504 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
505 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
506 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
507 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
508 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
509 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
510 #endif
511
512 #if DEBUG
513
514 /*
515  * memory layout of objects:
516  * 0            : objp
517  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
518  *              the end of an object is aligned with the end of the real
519  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
520  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
521  *              redzone word.
522  * cachep->obj_offset: The real object.
523  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
524  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
525  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
526  */
527 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
528 {
529         return cachep->obj_offset;
530 }
531
532 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
533 {
534         return cachep->obj_size;
535 }
536
537 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
538 {
539         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
540         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
541                                       sizeof(unsigned long long));
542 }
543
544 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
545 {
546         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
547         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
548                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
549                                               sizeof(unsigned long long) -
550                                               REDZONE_ALIGN);
551         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
552                                        sizeof(unsigned long long));
553 }
554
555 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
556 {
557         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
558         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
559 }
560
561 #else
562
563 #define obj_offset(x)                   0
564 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
565 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
566 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
567 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
568
569 #endif
570
571 /*
572  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
573  */
574 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
575 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
576 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
577
578 /*
579  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
580  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
581  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
582  */
583 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
584 {
585         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
586 }
587
588 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
589 {
590         page = compound_head(page);
591         BUG_ON(!PageSlab(page));
592         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
593 }
594
595 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
596 {
597         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
598 }
599
600 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
601 {
602         BUG_ON(!PageSlab(page));
603         return (struct slab *)page->lru.prev;
604 }
605
606 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
607 {
608         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
609         return page_get_cache(page);
610 }
611
612 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
613 {
614         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
615         return page_get_slab(page);
616 }
617
618 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
619                                  unsigned int idx)
620 {
621         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
622 }
623
624 /*
625  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
626  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
627  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
628  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
629  */
630 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
631                                         const struct slab *slab, void *obj)
632 {
633         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
634         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
635 }
636
637 /*
638  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
639  */
640 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
641 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
642 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
643         CACHE(ULONG_MAX)
644 #undef CACHE
645 };
646 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
647
648 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
649 struct cache_names {
650         char *name;
651         char *name_dma;
652 };
653
654 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
655 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
656 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
657         {NULL,}
658 #undef CACHE
659 };
660
661 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
662     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
663 static struct arraycache_init initarray_generic =
664     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
665
666 /* internal cache of cache description objs */
667 static struct kmem_cache cache_cache = {
668         .batchcount = 1,
669         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
670         .shared = 1,
671         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
672         .name = "kmem_cache",
673 };
674
675 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
676
677 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
678
679 /*
680  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
681  * for other slabs "off slab".
682  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
683  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
684  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
685  *
686  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
687  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
688  * then comes back up during hotplug
689  */
690 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
691 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
692
693 static inline void init_lock_keys(void)
694
695 {
696         int q;
697         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
698
699         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
700                 for_each_node(q) {
701                         struct array_cache **alc;
702                         int r;
703                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
704                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
705                                 continue;
706                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
707                         alc = l3->alien;
708                         /*
709                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
710                          * should go away when common slab code is taught to
711                          * work even without alien caches.
712                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
713                          * for alloc_alien_cache,
714                          */
715                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
716                                 continue;
717                         for_each_node(r) {
718                                 if (alc[r])
719                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
720                                              &on_slab_alc_key);
721                         }
722                 }
723                 s++;
724         }
725 }
726 #else
727 static inline void init_lock_keys(void)
728 {
729 }
730 #endif
731
732 /*
733  * Guard access to the cache-chain.
734  */
735 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
736 static struct list_head cache_chain;
737
738 /*
739  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
740  * until the general caches are up.
741  */
742 static enum {
743         NONE,
744         PARTIAL_AC,
745         PARTIAL_L3,
746         FULL
747 } g_cpucache_up;
748
749 /*
750  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
751  */
752 int slab_is_available(void)
753 {
754         return g_cpucache_up == FULL;
755 }
756
757 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
758
759 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
760 {
761         return cachep->array[smp_processor_id()];
762 }
763
764 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
765                                                         gfp_t gfpflags)
766 {
767         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
768
769 #if DEBUG
770         /* This happens if someone tries to call
771          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
772          * the generic caches are initialized.
773          */
774         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
775 #endif
776         if (!size)
777                 return ZERO_SIZE_PTR;
778
779         while (size > csizep->cs_size)
780                 csizep++;
781
782         /*
783          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
784          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
785          * for large kmalloc calls required.
786          */
787 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
788         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
789                 return csizep->cs_dmacachep;
790 #endif
791         return csizep->cs_cachep;
792 }
793
794 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
795 {
796         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
797 }
798
799 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
800 {
801         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
802 }
803
804 /*
805  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
806  */
807 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
808                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
809                            unsigned int *num)
810 {
811         int nr_objs;
812         size_t mgmt_size;
813         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
814
815         /*
816          * The slab management structure can be either off the slab or
817          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
818          * slab is used for:
819          *
820          * - The struct slab
821          * - One kmem_bufctl_t for each object
822          * - Padding to respect alignment of @align
823          * - @buffer_size bytes for each object
824          *
825          * If the slab management structure is off the slab, then the
826          * alignment will already be calculated into the size. Because
827          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
828          * correct alignment when allocated.
829          */
830         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
831                 mgmt_size = 0;
832                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
833
834                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
835                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
836         } else {
837                 /*
838                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
839                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
840                  * least @align. In the worst case, this result will
841                  * be one greater than the number of objects that fit
842                  * into the memory allocation when taking the padding
843                  * into account.
844                  */
845                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
846                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
847
848                 /*
849                  * This calculated number will be either the right
850                  * amount, or one greater than what we want.
851                  */
852                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
853                        > slab_size)
854                         nr_objs--;
855
856                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
857                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
858
859                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
860         }
861         *num = nr_objs;
862         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
863 }
864
865 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
866
867 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
868                         char *msg)
869 {
870         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
871                function, cachep->name, msg);
872         dump_stack();
873 }
874
875 /*
876  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
877  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
878  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
879  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
880  * line
881   */
882
883 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
884 static int numa_platform __read_mostly = 1;
885 static int __init noaliencache_setup(char *s)
886 {
887         use_alien_caches = 0;
888         return 1;
889 }
890 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
891
892 #ifdef CONFIG_NUMA
893 /*
894  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
895  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
896  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
897  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
898  */
899 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
900
901 static void init_reap_node(int cpu)
902 {
903         int node;
904
905         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
906         if (node == MAX_NUMNODES)
907                 node = first_node(node_online_map);
908
909         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
910 }
911
912 static void next_reap_node(void)
913 {
914         int node = __get_cpu_var(reap_node);
915
916         node = next_node(node, node_online_map);
917         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
918                 node = first_node(node_online_map);
919         __get_cpu_var(reap_node) = node;
920 }
921
922 #else
923 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
924 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
925 #endif
926
927 /*
928  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
929  * via the workqueue/eventd.
930  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
931  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
932  * lock.
933  */
934 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
935 {
936         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
937
938         /*
939          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
940          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
941          * at that time.
942          */
943         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
944                 init_reap_node(cpu);
945                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
946                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
947                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
948         }
949 }
950
951 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
952                                             int batchcount)
953 {
954         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
955         struct array_cache *nc = NULL;
956
957         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
958         if (nc) {
959                 nc->avail = 0;
960                 nc->limit = entries;
961                 nc->batchcount = batchcount;
962                 nc->touched = 0;
963                 spin_lock_init(&nc->lock);
964         }
965         return nc;
966 }
967
968 /*
969  * Transfer objects in one arraycache to another.
970  * Locking must be handled by the caller.
971  *
972  * Return the number of entries transferred.
973  */
974 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
975                 struct array_cache *from, unsigned int max)
976 {
977         /* Figure out how many entries to transfer */
978         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
979
980         if (!nr)
981                 return 0;
982
983         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
984                         sizeof(void *) *nr);
985
986         from->avail -= nr;
987         to->avail += nr;
988         to->touched = 1;
989         return nr;
990 }
991
992 #ifndef CONFIG_NUMA
993
994 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
995 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
996
997 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
998 {
999         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1000 }
1001
1002 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1003 {
1004 }
1005
1006 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1007 {
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1012                 gfp_t flags)
1013 {
1014         return NULL;
1015 }
1016
1017 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1018                  gfp_t flags, int nodeid)
1019 {
1020         return NULL;
1021 }
1022
1023 #else   /* CONFIG_NUMA */
1024
1025 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1026 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1027
1028 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1029 {
1030         struct array_cache **ac_ptr;
1031         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1032         int i;
1033
1034         if (limit > 1)
1035                 limit = 12;
1036         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1037         if (ac_ptr) {
1038                 for_each_node(i) {
1039                         if (i == node || !node_online(i)) {
1040                                 ac_ptr[i] = NULL;
1041                                 continue;
1042                         }
1043                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1044                         if (!ac_ptr[i]) {
1045                                 for (i--; i >= 0; i--)
1046                                         kfree(ac_ptr[i]);
1047                                 kfree(ac_ptr);
1048                                 return NULL;
1049                         }
1050                 }
1051         }
1052         return ac_ptr;
1053 }
1054
1055 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1056 {
1057         int i;
1058
1059         if (!ac_ptr)
1060                 return;
1061         for_each_node(i)
1062             kfree(ac_ptr[i]);
1063         kfree(ac_ptr);
1064 }
1065
1066 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1067                                 struct array_cache *ac, int node)
1068 {
1069         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1070
1071         if (ac->avail) {
1072                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1073                 /*
1074                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1075                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1076                  * into the free lists and getting them back later.
1077                  */
1078                 if (rl3->shared)
1079                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1080
1081                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1082                 ac->avail = 0;
1083                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1084         }
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1089  */
1090 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1091 {
1092         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1093
1094         if (l3->alien) {
1095                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1096
1097                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1098                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1099                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1100                 }
1101         }
1102 }
1103
1104 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1105                                 struct array_cache **alien)
1106 {
1107         int i = 0;
1108         struct array_cache *ac;
1109         unsigned long flags;
1110
1111         for_each_online_node(i) {
1112                 ac = alien[i];
1113                 if (ac) {
1114                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1115                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1116                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1117                 }
1118         }
1119 }
1120
1121 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1122 {
1123         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1124         int nodeid = slabp->nodeid;
1125         struct kmem_list3 *l3;
1126         struct array_cache *alien = NULL;
1127         int node;
1128
1129         node = numa_node_id();
1130
1131         /*
1132          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1133          * cache on this cpu.
1134          */
1135         if (likely(slabp->nodeid == node))
1136                 return 0;
1137
1138         l3 = cachep->nodelists[node];
1139         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1140         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1141                 alien = l3->alien[nodeid];
1142                 spin_lock(&alien->lock);
1143                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1144                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1145                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1146                 }
1147                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1148                 spin_unlock(&alien->lock);
1149         } else {
1150                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1151                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1152                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1153         }
1154         return 1;
1155 }
1156 #endif
1157
1158 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1159 {
1160         struct kmem_cache *cachep;
1161         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1162         int node = cpu_to_node(cpu);
1163
1164         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1165                 struct array_cache *nc;
1166                 struct array_cache *shared;
1167                 struct array_cache **alien;
1168                 cpumask_t mask;
1169
1170                 mask = node_to_cpumask(node);
1171                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1172                 nc = cachep->array[cpu];
1173                 cachep->array[cpu] = NULL;
1174                 l3 = cachep->nodelists[node];
1175
1176                 if (!l3)
1177                         goto free_array_cache;
1178
1179                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1180
1181                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1182                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1183                 if (nc)
1184                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1185
1186                 if (!cpus_empty(mask)) {
1187                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1188                         goto free_array_cache;
1189                 }
1190
1191                 shared = l3->shared;
1192                 if (shared) {
1193                         free_block(cachep, shared->entry,
1194                                    shared->avail, node);
1195                         l3->shared = NULL;
1196                 }
1197
1198                 alien = l3->alien;
1199                 l3->alien = NULL;
1200
1201                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1202
1203                 kfree(shared);
1204                 if (alien) {
1205                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1206                         free_alien_cache(alien);
1207                 }
1208 free_array_cache:
1209                 kfree(nc);
1210         }
1211         /*
1212          * In the previous loop, all the objects were freed to
1213          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1214          * shrink each nodelist to its limit.
1215          */
1216         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1217                 l3 = cachep->nodelists[node];
1218                 if (!l3)
1219                         continue;
1220                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1221         }
1222 }
1223
1224 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1225 {
1226         struct kmem_cache *cachep;
1227         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1228         int node = cpu_to_node(cpu);
1229         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1230
1231         /*
1232          * We need to do this right in the beginning since
1233          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1234          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1235          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1236          */
1237
1238         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1239                 /*
1240                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1241                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1242                  * node has not already allocated this
1243                  */
1244                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1245                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1246                         if (!l3)
1247                                 goto bad;
1248                         kmem_list3_init(l3);
1249                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1250                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1251
1252                         /*
1253                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1254                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1255                          * protection here.
1256                          */
1257                         cachep->nodelists[node] = l3;
1258                 }
1259
1260                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1261                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1262                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1263                         cachep->batchcount + cachep->num;
1264                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1265         }
1266
1267         /*
1268          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1269          * array caches
1270          */
1271         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1272                 struct array_cache *nc;
1273                 struct array_cache *shared = NULL;
1274                 struct array_cache **alien = NULL;
1275
1276                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1277                                         cachep->batchcount);
1278                 if (!nc)
1279                         goto bad;
1280                 if (cachep->shared) {
1281                         shared = alloc_arraycache(node,
1282                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1283                                 0xbaadf00d);
1284                         if (!shared) {
1285                                 kfree(nc);
1286                                 goto bad;
1287                         }
1288                 }
1289                 if (use_alien_caches) {
1290                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1291                         if (!alien) {
1292                                 kfree(shared);
1293                                 kfree(nc);
1294                                 goto bad;
1295                         }
1296                 }
1297                 cachep->array[cpu] = nc;
1298                 l3 = cachep->nodelists[node];
1299                 BUG_ON(!l3);
1300
1301                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1302                 if (!l3->shared) {
1303                         /*
1304                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1305                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1306                          */
1307                         l3->shared = shared;
1308                         shared = NULL;
1309                 }
1310 #ifdef CONFIG_NUMA
1311                 if (!l3->alien) {
1312                         l3->alien = alien;
1313                         alien = NULL;
1314                 }
1315 #endif
1316                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1317                 kfree(shared);
1318                 free_alien_cache(alien);
1319         }
1320         return 0;
1321 bad:
1322         cpuup_canceled(cpu);
1323         return -ENOMEM;
1324 }
1325
1326 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1327                                     unsigned long action, void *hcpu)
1328 {
1329         long cpu = (long)hcpu;
1330         int err = 0;
1331
1332         switch (action) {
1333         case CPU_UP_PREPARE:
1334         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1335                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1336                 err = cpuup_prepare(cpu);
1337                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1338                 break;
1339         case CPU_ONLINE:
1340         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1341                 start_cpu_timer(cpu);
1342                 break;
1343 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1344         case CPU_DOWN_PREPARE:
1345         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1346                 /*
1347                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1348                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1349                  * anything expensive but will only modify reap_work
1350                  * and reschedule the timer.
1351                 */
1352                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1353                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1354                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1355                 break;
1356         case CPU_DOWN_FAILED:
1357         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1358                 start_cpu_timer(cpu);
1359                 break;
1360         case CPU_DEAD:
1361         case CPU_DEAD_FROZEN:
1362                 /*
1363                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1364                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1365                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1366                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1367                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1368                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1369                  */
1370                 /* fall through */
1371 #endif
1372         case CPU_UP_CANCELED:
1373         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1374                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1375                 cpuup_canceled(cpu);
1376                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1377                 break;
1378         }
1379         return err ? NOTIFY_BAD : NOTIFY_OK;
1380 }
1381
1382 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1383         &cpuup_callback, NULL, 0
1384 };
1385
1386 /*
1387  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1388  */
1389 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1390                         int nodeid)
1391 {
1392         struct kmem_list3 *ptr;
1393
1394         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1395         BUG_ON(!ptr);
1396
1397         local_irq_disable();
1398         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1399         /*
1400          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1401          */
1402         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1403
1404         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1405         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1406         local_irq_enable();
1407 }
1408
1409 /*
1410  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1411  * size of kmem_list3.
1412  */
1413 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1414 {
1415         int node;
1416
1417         for_each_online_node(node) {
1418                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1419                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1420                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1421                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1422         }
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1427  * before smp_init().
1428  */
1429 void __init kmem_cache_init(void)
1430 {
1431         size_t left_over;
1432         struct cache_sizes *sizes;
1433         struct cache_names *names;
1434         int i;
1435         int order;
1436         int node;
1437
1438         if (num_possible_nodes() == 1) {
1439                 use_alien_caches = 0;
1440                 numa_platform = 0;
1441         }
1442
1443         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1444                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1445                 if (i < MAX_NUMNODES)
1446                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1447         }
1448         set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);
1449
1450         /*
1451          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1452          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1453          */
1454         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1455                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1456
1457         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1458          * from caches that do not exist yet:
1459          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1460          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1461          *    cache_cache is statically allocated.
1462          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1463          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1464          *    array at the end of the bootstrap.
1465          * 2) Create the first kmalloc cache.
1466          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1467          *    An __init data area is used for the head array.
1468          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1469          *    head arrays.
1470          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1471          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1472          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1473          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1474          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1475          */
1476
1477         node = numa_node_id();
1478
1479         /* 1) create the cache_cache */
1480         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1481         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1482         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1483         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1484         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1485
1486         /*
1487          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1488          * can be less than MAX_NUMNODES.
1489          */
1490         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1491                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1492 #if DEBUG
1493         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1494 #endif
1495         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1496                                         cache_line_size());
1497         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1498                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1499
1500         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1501                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1502                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1503                 if (cache_cache.num)
1504                         break;
1505         }
1506         BUG_ON(!cache_cache.num);
1507         cache_cache.gfporder = order;
1508         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1509         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1510                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1511
1512         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1513         sizes = malloc_sizes;
1514         names = cache_names;
1515
1516         /*
1517          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1518          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1519          * bug.
1520          */
1521
1522         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1523                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1524                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1525                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1526                                         NULL);
1527
1528         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1529                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1530                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1531                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1532                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1533                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1534                                 NULL);
1535         }
1536
1537         slab_early_init = 0;
1538
1539         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1540                 /*
1541                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1542                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1543                  * eliminates "false sharing".
1544                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1545                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1546                  */
1547                 if (!sizes->cs_cachep) {
1548                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1549                                         sizes->cs_size,
1550                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1551                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1552                                         NULL);
1553                 }
1554 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1555                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1556                                         names->name_dma,
1557                                         sizes->cs_size,
1558                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1559                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1560                                                 SLAB_PANIC,
1561                                         NULL);
1562 #endif
1563                 sizes++;
1564                 names++;
1565         }
1566         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1567         {
1568                 struct array_cache *ptr;
1569
1570                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1571
1572                 local_irq_disable();
1573                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1574                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1575                        sizeof(struct arraycache_init));
1576                 /*
1577                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1578                  */
1579                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1580
1581                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1582                 local_irq_enable();
1583
1584                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1585
1586                 local_irq_disable();
1587                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1588                        != &initarray_generic.cache);
1589                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1590                        sizeof(struct arraycache_init));
1591                 /*
1592                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1593                  */
1594                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1595
1596                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1597                     ptr;
1598                 local_irq_enable();
1599         }
1600         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1601         {
1602                 int nid;
1603
1604                 for_each_online_node(nid) {
1605                         init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], nid);
1606
1607                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1608                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1609
1610                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1611                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1612                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1613                         }
1614                 }
1615         }
1616
1617         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1618         {
1619                 struct kmem_cache *cachep;
1620                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1621                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1622                         if (enable_cpucache(cachep))
1623                                 BUG();
1624                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1625         }
1626
1627         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1628         init_lock_keys();
1629
1630
1631         /* Done! */
1632         g_cpucache_up = FULL;
1633
1634         /*
1635          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1636          * cpu_cache_get for all new cpus
1637          */
1638         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1639
1640         /*
1641          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1642          * of the kernel is not yet operational.
1643          */
1644 }
1645
1646 static int __init cpucache_init(void)
1647 {
1648         int cpu;
1649
1650         /*
1651          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1652          */
1653         for_each_online_cpu(cpu)
1654                 start_cpu_timer(cpu);
1655         return 0;
1656 }
1657 __initcall(cpucache_init);
1658
1659 /*
1660  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1661  *
1662  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1663  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1664  * would be relatively rare and ignorable.
1665  */
1666 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1667 {
1668         struct page *page;
1669         int nr_pages;
1670         int i;
1671
1672 #ifndef CONFIG_MMU
1673         /*
1674          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1675          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1676          */
1677         flags |= __GFP_COMP;
1678 #endif
1679
1680         flags |= cachep->gfpflags;
1681         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1682                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1683
1684         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1685         if (!page)
1686                 return NULL;
1687
1688         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1689         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1690                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1691                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1692         else
1693                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1694                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1695         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1696                 __SetPageSlab(page + i);
1697         return page_address(page);
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Interface to system's page release.
1702  */
1703 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1704 {
1705         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1706         struct page *page = virt_to_page(addr);
1707         const unsigned long nr_freed = i;
1708
1709         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1710                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1711                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1712         else
1713                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1714                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1715         while (i--) {
1716                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1717                 __ClearPageSlab(page);
1718                 page++;
1719         }
1720         if (current->reclaim_state)
1721                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1722         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1723 }
1724
1725 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1726 {
1727         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1728         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1729
1730         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1731         if (OFF_SLAB(cachep))
1732                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1733 }
1734
1735 #if DEBUG
1736
1737 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1738 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1739                             unsigned long caller)
1740 {
1741         int size = obj_size(cachep);
1742
1743         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1744
1745         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1746                 return;
1747
1748         *addr++ = 0x12345678;
1749         *addr++ = caller;
1750         *addr++ = smp_processor_id();
1751         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1752         {
1753                 unsigned long *sptr = &caller;
1754                 unsigned long svalue;
1755
1756                 while (!kstack_end(sptr)) {
1757                         svalue = *sptr++;
1758                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1759                                 *addr++ = svalue;
1760                                 size -= sizeof(unsigned long);
1761                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1762                                         break;
1763                         }
1764                 }
1765
1766         }
1767         *addr++ = 0x87654321;
1768 }
1769 #endif
1770
1771 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1772 {
1773         int size = obj_size(cachep);
1774         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1775
1776         memset(addr, val, size);
1777         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1778 }
1779
1780 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1781 {
1782         int i;
1783         unsigned char error = 0;
1784         int bad_count = 0;
1785
1786         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1787         for (i = 0; i < limit; i++) {
1788                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1789                         error = data[offset + i];
1790                         bad_count++;
1791                 }
1792                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1793         }
1794         printk("\n");
1795
1796         if (bad_count == 1) {
1797                 error ^= POISON_FREE;
1798                 if (!(error & (error - 1))) {
1799                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1800                                         "bad RAM.\n");
1801 #ifdef CONFIG_X86
1802                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1803                                         "test tool.\n");
1804 #else
1805                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1806 #endif
1807                 }
1808         }
1809 }
1810 #endif
1811
1812 #if DEBUG
1813
1814 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1815 {
1816         int i, size;
1817         char *realobj;
1818
1819         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1820                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1821                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1822                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1823         }
1824
1825         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1826                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1827                         *dbg_userword(cachep, objp));
1828                 print_symbol("(%s)",
1829                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1830                 printk("\n");
1831         }
1832         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1833         size = obj_size(cachep);
1834         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1835                 int limit;
1836                 limit = 16;
1837                 if (i + limit > size)
1838                         limit = size - i;
1839                 dump_line(realobj, i, limit);
1840         }
1841 }
1842
1843 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1844 {
1845         char *realobj;
1846         int size, i;
1847         int lines = 0;
1848
1849         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1850         size = obj_size(cachep);
1851
1852         for (i = 0; i < size; i++) {
1853                 char exp = POISON_FREE;
1854                 if (i == size - 1)
1855                         exp = POISON_END;
1856                 if (realobj[i] != exp) {
1857                         int limit;
1858                         /* Mismatch ! */
1859                         /* Print header */
1860                         if (lines == 0) {
1861                                 printk(KERN_ERR
1862                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1863                                         cachep->name, realobj, size);
1864                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1865                         }
1866                         /* Hexdump the affected line */
1867                         i = (i / 16) * 16;
1868                         limit = 16;
1869                         if (i + limit > size)
1870                                 limit = size - i;
1871                         dump_line(realobj, i, limit);
1872                         i += 16;
1873                         lines++;
1874                         /* Limit to 5 lines */
1875                         if (lines > 5)
1876                                 break;
1877                 }
1878         }
1879         if (lines != 0) {
1880                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1881                  * exist:
1882                  */
1883                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1884                 unsigned int objnr;
1885
1886                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1887                 if (objnr) {
1888                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1889                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1890                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1891                                realobj, size);
1892                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1893                 }
1894                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1895                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1896                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1897                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1898                                realobj, size);
1899                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1900                 }
1901         }
1902 }
1903 #endif
1904
1905 #if DEBUG
1906 /**
1907  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1908  * @cachep: cache pointer being destroyed
1909  * @slabp: slab pointer being destroyed
1910  *
1911  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1912  * destroyed.
1913  */
1914 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1915 {
1916         int i;
1917         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1918                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1919
1920                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1921 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1922                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1923                                         OFF_SLAB(cachep))
1924                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1925                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1926                         else
1927                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1928 #else
1929                         check_poison_obj(cachep, objp);
1930 #endif
1931                 }
1932                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1933                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1934                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1935                                            "was overwritten");
1936                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1937                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1938                                            "was overwritten");
1939                 }
1940         }
1941 }
1942 #else
1943 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1944 {
1945 }
1946 #endif
1947
1948 /**
1949  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1950  * @cachep: cache pointer being destroyed
1951  * @slabp: slab pointer being destroyed
1952  *
1953  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1954  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1955  * cache-lock is not held/needed.
1956  */
1957 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1958 {
1959         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1960
1961         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1962         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1963                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1964
1965                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1966                 slab_rcu->cachep = cachep;
1967                 slab_rcu->addr = addr;
1968                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1969         } else {
1970                 kmem_freepages(cachep, addr);
1971                 if (OFF_SLAB(cachep))
1972                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1973         }
1974 }
1975
1976 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1977 {
1978         int i;
1979         struct kmem_list3 *l3;
1980
1981         for_each_online_cpu(i)
1982             kfree(cachep->array[i]);
1983
1984         /* NUMA: free the list3 structures */
1985         for_each_online_node(i) {
1986                 l3 = cachep->nodelists[i];
1987                 if (l3) {
1988                         kfree(l3->shared);
1989                         free_alien_cache(l3->alien);
1990                         kfree(l3);
1991                 }
1992         }
1993         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1994 }
1995
1996
1997 /**
1998  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1999  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2000  * @size: size of objects to be created in this cache.
2001  * @align: required alignment for the objects.
2002  * @flags: slab allocation flags
2003  *
2004  * Also calculates the number of objects per slab.
2005  *
2006  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2007  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2008  * towards high-order requests, this should be changed.
2009  */
2010 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2011                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2012 {
2013         unsigned long offslab_limit;
2014         size_t left_over = 0;
2015         int gfporder;
2016
2017         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2018                 unsigned int num;
2019                 size_t remainder;
2020
2021                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2022                 if (!num)
2023                         continue;
2024
2025                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2026                         /*
2027                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2028                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2029                          * looping condition in cache_grow().
2030                          */
2031                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2032                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2033
2034                         if (num > offslab_limit)
2035                                 break;
2036                 }
2037
2038                 /* Found something acceptable - save it away */
2039                 cachep->num = num;
2040                 cachep->gfporder = gfporder;
2041                 left_over = remainder;
2042
2043                 /*
2044                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2045                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2046                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2047                  */
2048                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2049                         break;
2050
2051                 /*
2052                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2053                  * currently bad for the gfp()s.
2054                  */
2055                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2056                         break;
2057
2058                 /*
2059                  * Acceptable internal fragmentation?
2060                  */
2061                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2062                         break;
2063         }
2064         return left_over;
2065 }
2066
2067 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2068 {
2069         if (g_cpucache_up == FULL)
2070                 return enable_cpucache(cachep);
2071
2072         if (g_cpucache_up == NONE) {
2073                 /*
2074                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2075                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2076                  * further caches will BUG().
2077                  */
2078                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2079
2080                 /*
2081                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2082                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2083                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2084                  */
2085                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2086                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2087                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2088                 else
2089                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2090         } else {
2091                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2092                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2093
2094                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2095                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2096                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2097                 } else {
2098                         int node;
2099                         for_each_online_node(node) {
2100                                 cachep->nodelists[node] =
2101                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2102                                                 GFP_KERNEL, node);
2103                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2104                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2105                         }
2106                 }
2107         }
2108         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2109                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2110                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2111
2112         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2113         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2114         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2115         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2116         cachep->batchcount = 1;
2117         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2118         return 0;
2119 }
2120
2121 /**
2122  * kmem_cache_create - Create a cache.
2123  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2124  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2125  * @align: The required alignment for the objects.
2126  * @flags: SLAB flags
2127  * @ctor: A constructor for the objects.
2128  *
2129  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2130  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2131  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2132  *
2133  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2134  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2135  *
2136  * The flags are
2137  *
2138  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2139  * to catch references to uninitialised memory.
2140  *
2141  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2142  * for buffer overruns.
2143  *
2144  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2145  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2146  * as davem.
2147  */
2148 struct kmem_cache *
2149 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2150         unsigned long flags,
2151         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
2152 {
2153         size_t left_over, slab_size, ralign;
2154         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2155
2156         /*
2157          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2158          */
2159         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2160             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2161                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2162                                 name);
2163                 BUG();
2164         }
2165
2166         /*
2167          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2168          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2169          */
2170         get_online_cpus();
2171         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2172
2173         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2174                 char tmp;
2175                 int res;
2176
2177                 /*
2178                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2179                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2180                  * area of the module.  Print a warning.
2181                  */
2182                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2183                 if (res) {
2184                         printk(KERN_ERR
2185                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2186                                pc->buffer_size);
2187                         continue;
2188                 }
2189
2190                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2191                         printk(KERN_ERR
2192                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2193                         dump_stack();
2194                         goto oops;
2195                 }
2196         }
2197
2198 #if DEBUG
2199         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2200 #if FORCED_DEBUG
2201         /*
2202          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2203          * large objects, if the increased size would increase the object size
2204          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2205          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2206          */
2207         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2208                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2209                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2210         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2211                 flags |= SLAB_POISON;
2212 #endif
2213         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2214                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2215 #endif
2216         /*
2217          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2218          * isn't available.
2219          */
2220         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2221
2222         /*
2223          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2224          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2225          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2226          */
2227         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2228                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2229                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2230         }
2231
2232         /* calculate the final buffer alignment: */
2233
2234         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2235         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2236                 /*
2237                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2238                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2239                  * one cacheline.
2240                  */
2241                 ralign = cache_line_size();
2242                 while (size <= ralign / 2)
2243                         ralign /= 2;
2244         } else {
2245                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2246         }
2247
2248         /*
2249          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2250          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2251          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2252          */
2253         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2254                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2255
2256         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2257                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2258                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2259                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2260                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2261                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2262         }
2263
2264         /* 2) arch mandated alignment */
2265         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2266                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2267         }
2268         /* 3) caller mandated alignment */
2269         if (ralign < align) {
2270                 ralign = align;
2271         }
2272         /* disable debug if necessary */
2273         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2274                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2275         /*
2276          * 4) Store it.
2277          */
2278         align = ralign;
2279
2280         /* Get cache's description obj. */
2281         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2282         if (!cachep)
2283                 goto oops;
2284
2285 #if DEBUG
2286         cachep->obj_size = size;
2287
2288         /*
2289          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2290          * into align above.
2291          */
2292         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2293                 /* add space for red zone words */
2294                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2295                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2296         }
2297         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2298                 /* user store requires one word storage behind the end of
2299                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2300                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2301                  */
2302                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2303                         size += REDZONE_ALIGN;
2304                 else
2305                         size += BYTES_PER_WORD;
2306         }
2307 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2308         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2309             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2310                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2311                 size = PAGE_SIZE;
2312         }
2313 #endif
2314 #endif
2315
2316         /*
2317          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2318          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2319          * it too early on.)
2320          */
2321         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2322                 /*
2323                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2324                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2325                  */
2326                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2327
2328         size = ALIGN(size, align);
2329
2330         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2331
2332         if (!cachep->num) {
2333                 printk(KERN_ERR
2334                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2335                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2336                 cachep = NULL;
2337                 goto oops;
2338         }
2339         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2340                           + sizeof(struct slab), align);
2341
2342         /*
2343          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2344          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2345          */
2346         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2347                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2348                 left_over -= slab_size;
2349         }
2350
2351         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2352                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2353                 slab_size =
2354                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2355         }
2356
2357         cachep->colour_off = cache_line_size();
2358         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2359         if (cachep->colour_off < align)
2360                 cachep->colour_off = align;
2361         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2362         cachep->slab_size = slab_size;
2363         cachep->flags = flags;
2364         cachep->gfpflags = 0;
2365         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2366                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2367         cachep->buffer_size = size;
2368         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2369
2370         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2371                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2372                 /*
2373                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2374                  * But since we go off slab only for object size greater than
2375                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2376                  * this should not happen at all.
2377                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2378                  */
2379                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2380         }
2381         cachep->ctor = ctor;
2382         cachep->name = name;
2383
2384         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2385                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2386                 cachep = NULL;
2387                 goto oops;
2388         }
2389
2390         /* cache setup completed, link it into the list */
2391         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2392 oops:
2393         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2394                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2395                       name);
2396         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2397         put_online_cpus();
2398         return cachep;
2399 }
2400 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2401
2402 #if DEBUG
2403 static void check_irq_off(void)
2404 {
2405         BUG_ON(!irqs_disabled());
2406 }
2407
2408 static void check_irq_on(void)
2409 {
2410         BUG_ON(irqs_disabled());
2411 }
2412
2413 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2414 {
2415 #ifdef CONFIG_SMP
2416         check_irq_off();
2417         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2418 #endif
2419 }
2420
2421 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2422 {
2423 #ifdef CONFIG_SMP
2424         check_irq_off();
2425         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2426 #endif
2427 }
2428
2429 #else
2430 #define check_irq_off() do { } while(0)
2431 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2432 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2433 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2434 #endif
2435
2436 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2437                         struct array_cache *ac,
2438                         int force, int node);
2439
2440 static void do_drain(void *arg)
2441 {
2442         struct kmem_cache *cachep = arg;
2443         struct array_cache *ac;
2444         int node = numa_node_id();
2445
2446         check_irq_off();
2447         ac = cpu_cache_get(cachep);
2448         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2449         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2450         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2451         ac->avail = 0;
2452 }
2453
2454 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2455 {
2456         struct kmem_list3 *l3;
2457         int node;
2458
2459         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2460         check_irq_on();
2461         for_each_online_node(node) {
2462                 l3 = cachep->nodelists[node];
2463                 if (l3 && l3->alien)
2464                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2465         }
2466
2467         for_each_online_node(node) {
2468                 l3 = cachep->nodelists[node];
2469                 if (l3)
2470                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2471         }
2472 }
2473
2474 /*
2475  * Remove slabs from the list of free slabs.
2476  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2477  *
2478  * Returns the actual number of slabs released.
2479  */
2480 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2481                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2482 {
2483         struct list_head *p;
2484         int nr_freed;
2485         struct slab *slabp;
2486
2487         nr_freed = 0;
2488         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2489
2490                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2491                 p = l3->slabs_free.prev;
2492                 if (p == &l3->slabs_free) {
2493                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2494                         goto out;
2495                 }
2496
2497                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2498 #if DEBUG
2499                 BUG_ON(slabp->inuse);
2500 #endif
2501                 list_del(&slabp->list);
2502                 /*
2503                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2504                  * to the cache.
2505                  */
2506                 l3->free_objects -= cache->num;
2507                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2508                 slab_destroy(cache, slabp);
2509                 nr_freed++;
2510         }
2511 out:
2512         return nr_freed;
2513 }
2514
2515 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2516 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2517 {
2518         int ret = 0, i = 0;
2519         struct kmem_list3 *l3;
2520
2521         drain_cpu_caches(cachep);
2522
2523         check_irq_on();
2524         for_each_online_node(i) {
2525                 l3 = cachep->nodelists[i];
2526                 if (!l3)
2527                         continue;
2528
2529                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2530
2531                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2532                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2533         }
2534         return (ret ? 1 : 0);
2535 }
2536
2537 /**
2538  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2539  * @cachep: The cache to shrink.
2540  *
2541  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2542  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2543  */
2544 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2545 {
2546         int ret;
2547         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2548
2549         get_online_cpus();
2550         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2551         ret = __cache_shrink(cachep);
2552         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2553         put_online_cpus();
2554         return ret;
2555 }
2556 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2557
2558 /**
2559  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2560  * @cachep: the cache to destroy
2561  *
2562  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2563  *
2564  * It is expected this function will be called by a module when it is
2565  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2566  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2567  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2568  *
2569  * The cache must be empty before calling this function.
2570  *
2571  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2572  * during the kmem_cache_destroy().
2573  */
2574 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2575 {
2576         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2577
2578         /* Find the cache in the chain of caches. */
2579         get_online_cpus();
2580         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2581         /*
2582          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2583          */
2584         list_del(&cachep->next);
2585         if (__cache_shrink(cachep)) {
2586                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2587                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2588                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2589                 put_online_cpus();
2590                 return;
2591         }
2592
2593         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2594                 synchronize_rcu();
2595
2596         __kmem_cache_destroy(cachep);
2597         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2598         put_online_cpus();
2599 }
2600 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2601
2602 /*
2603  * Get the memory for a slab management obj.
2604  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2605  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2606  * come from the same cache which is getting created because,
2607  * when we are searching for an appropriate cache for these
2608  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2609  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2610  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2611  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2612  */
2613 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2614                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2615                                    int nodeid)
2616 {
2617         struct slab *slabp;
2618
2619         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2620                 /* Slab management obj is off-slab. */
2621                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2622                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2623                 if (!slabp)
2624                         return NULL;
2625         } else {
2626                 slabp = objp + colour_off;
2627                 colour_off += cachep->slab_size;
2628         }
2629         slabp->inuse = 0;
2630         slabp->colouroff = colour_off;
2631         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2632         slabp->nodeid = nodeid;
2633         slabp->free = 0;
2634         return slabp;
2635 }
2636
2637 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2638 {
2639         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2640 }
2641
2642 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2643                             struct slab *slabp)
2644 {
2645         int i;
2646
2647         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2648                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2649 #if DEBUG
2650                 /* need to poison the objs? */
2651                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2652                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2653                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2654                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2655
2656                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2657                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2658                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2659                 }
2660                 /*
2661                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2662                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2663                  * They must also be threaded.
2664                  */
2665                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2666                         cachep->ctor(cachep, objp + obj_offset(cachep));
2667
2668                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2669                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2670                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2671                                            " end of an object");
2672                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2673                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2674                                            " start of an object");
2675                 }
2676                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2677                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2678                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2679                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2680 #else
2681                 if (cachep->ctor)
2682                         cachep->ctor(cachep, objp);
2683 #endif
2684                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2685         }
2686         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2687 }
2688
2689 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2690 {
2691         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2692                 if (flags & GFP_DMA)
2693                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2694                 else
2695                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2696         }
2697 }
2698
2699 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2700                                 int nodeid)
2701 {
2702         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2703         kmem_bufctl_t next;
2704
2705         slabp->inuse++;
2706         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2707 #if DEBUG
2708         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2709         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2710 #endif
2711         slabp->free = next;
2712
2713         return objp;
2714 }
2715
2716 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2717                                 void *objp, int nodeid)
2718 {
2719         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2720
2721 #if DEBUG
2722         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2723         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2724
2725         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2726                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2727                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2728                 BUG();
2729         }
2730 #endif
2731         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2732         slabp->free = objnr;
2733         slabp->inuse--;
2734 }
2735
2736 /*
2737  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2738  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2739  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2740  */
2741 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2742                            void *addr)
2743 {
2744         int nr_pages;
2745         struct page *page;
2746
2747         page = virt_to_page(addr);
2748
2749         nr_pages = 1;
2750         if (likely(!PageCompound(page)))
2751                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2752
2753         do {
2754                 page_set_cache(page, cache);
2755                 page_set_slab(page, slab);
2756                 page++;
2757         } while (--nr_pages);
2758 }
2759
2760 /*
2761  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2762  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2763  */
2764 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2765                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2766 {
2767         struct slab *slabp;
2768         size_t offset;
2769         gfp_t local_flags;
2770         struct kmem_list3 *l3;
2771
2772         /*
2773          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2774          * critical path in kmem_cache_alloc().
2775          */
2776         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2777         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2778
2779         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2780         check_irq_off();
2781         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2782         spin_lock(&l3->list_lock);
2783
2784         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2785         offset = l3->colour_next;
2786         l3->colour_next++;
2787         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2788                 l3->colour_next = 0;
2789         spin_unlock(&l3->list_lock);
2790
2791         offset *= cachep->colour_off;
2792
2793         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2794                 local_irq_enable();
2795
2796         /*
2797          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2798          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2799          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2800          * will eventually be caught here (where it matters).
2801          */
2802         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2803
2804         /*
2805          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2806          * 'nodeid'.
2807          */
2808         if (!objp)
2809                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2810         if (!objp)
2811                 goto failed;
2812
2813         /* Get slab management. */
2814         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2815                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2816         if (!slabp)
2817                 goto opps1;
2818
2819         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2820
2821         cache_init_objs(cachep, slabp);
2822
2823         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2824                 local_irq_disable();
2825         check_irq_off();
2826         spin_lock(&l3->list_lock);
2827
2828         /* Make slab active. */
2829         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2830         STATS_INC_GROWN(cachep);
2831         l3->free_objects += cachep->num;
2832         spin_unlock(&l3->list_lock);
2833         return 1;
2834 opps1:
2835         kmem_freepages(cachep, objp);
2836 failed:
2837         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2838                 local_irq_disable();
2839         return 0;
2840 }
2841
2842 #if DEBUG
2843
2844 /*
2845  * Perform extra freeing checks:
2846  * - detect bad pointers.
2847  * - POISON/RED_ZONE checking
2848  */
2849 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2850 {
2851         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2852                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2853                        (unsigned long)objp);
2854                 BUG();
2855         }
2856 }
2857
2858 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2859 {
2860         unsigned long long redzone1, redzone2;
2861
2862         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2863         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2864
2865         /*
2866          * Redzone is ok.
2867          */
2868         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2869                 return;
2870
2871         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2872                 slab_error(cache, "double free detected");
2873         else
2874                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2875
2876         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2877                         obj, redzone1, redzone2);
2878 }
2879
2880 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2881                                    void *caller)
2882 {
2883         struct page *page;
2884         unsigned int objnr;
2885         struct slab *slabp;
2886
2887         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2888
2889         objp -= obj_offset(cachep);
2890         kfree_debugcheck(objp);
2891         page = virt_to_head_page(objp);
2892
2893         slabp = page_get_slab(page);
2894
2895         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2896                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2897                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2898                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2899         }
2900         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2901                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2902
2903         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2904
2905         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2906         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2907
2908 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2909         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2910 #endif
2911         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2912 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2913                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2914                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2915                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2916                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2917                 } else {
2918                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2919                 }
2920 #else
2921                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2922 #endif
2923         }
2924         return objp;
2925 }
2926
2927 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2928 {
2929         kmem_bufctl_t i;
2930         int entries = 0;
2931
2932         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2933         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2934                 entries++;
2935                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2936                         goto bad;
2937         }
2938         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2939 bad:
2940                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2941                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2942                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2943                 for (i = 0;
2944                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2945                      i++) {
2946                         if (i % 16 == 0)
2947                                 printk("\n%03x:", i);
2948                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2949                 }
2950                 printk("\n");
2951                 BUG();
2952         }
2953 }
2954 #else
2955 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2956 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2957 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2958 #endif
2959
2960 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2961 {
2962         int batchcount;
2963         struct kmem_list3 *l3;
2964         struct array_cache *ac;
2965         int node;
2966
2967 retry:
2968         check_irq_off();
2969         node = numa_node_id();
2970         ac = cpu_cache_get(cachep);
2971         batchcount = ac->batchcount;
2972         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2973                 /*
2974                  * If there was little recent activity on this cache, then
2975                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2976                  * refill bouncing.
2977                  */
2978                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2979         }
2980         l3 = cachep->nodelists[node];
2981
2982         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2983         spin_lock(&l3->list_lock);
2984
2985         /* See if we can refill from the shared array */
2986         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2987                 goto alloc_done;
2988
2989         while (batchcount > 0) {
2990                 struct list_head *entry;
2991                 struct slab *slabp;
2992                 /* Get slab alloc is to come from. */
2993                 entry = l3->slabs_partial.next;
2994                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2995                         l3->free_touched = 1;
2996                         entry = l3->slabs_free.next;
2997                         if (entry == &l3->slabs_free)
2998                                 goto must_grow;
2999                 }
3000
3001                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3002                 check_slabp(cachep, slabp);
3003                 check_spinlock_acquired(cachep);
3004
3005                 /*
3006                  * The slab was either on partial or free list so
3007                  * there must be at least one object available for
3008                  * allocation.
3009                  */
3010                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3011
3012                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3013                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3014                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3015                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3016
3017                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3018                                                             node);
3019                 }
3020                 check_slabp(cachep, slabp);
3021
3022                 /* move slabp to correct slabp list: */
3023                 list_del(&slabp->list);
3024                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3025                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3026                 else
3027                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3028         }
3029
3030 must_grow:
3031         l3->free_objects -= ac->avail;
3032 alloc_done:
3033         spin_unlock(&l3->list_lock);
3034
3035         if (unlikely(!ac->avail)) {
3036                 int x;
3037                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3038
3039                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3040                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3041                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3042                         return NULL;
3043
3044                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3045                         goto retry;
3046         }
3047         ac->touched = 1;
3048         return ac->entry[--ac->avail];
3049 }
3050
3051 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3052                                                 gfp_t flags)
3053 {
3054         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3055 #if DEBUG
3056         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3057 #endif
3058 }
3059
3060 #if DEBUG
3061 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3062                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3063 {
3064         if (!objp)
3065                 return objp;
3066         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3067 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3068                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3069                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3070                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3071                 else
3072                         check_poison_obj(cachep, objp);
3073 #else
3074                 check_poison_obj(cachep, objp);
3075 #endif
3076                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3077         }
3078         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3079                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3080
3081         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3082                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3083                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3084                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3085                                                 " object was overwritten");
3086                         printk(KERN_ERR
3087                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3088                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3089                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3090                 }
3091                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3092                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3093         }
3094 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3095         {
3096                 struct slab *slabp;
3097                 unsigned objnr;
3098
3099                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3100                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3101                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3102         }
3103 #endif
3104         objp += obj_offset(cachep);
3105         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3106                 cachep->ctor(cachep, objp);
3107 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3108         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3109                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3110                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3111         }
3112 #endif
3113         return objp;
3114 }
3115 #else
3116 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3117 #endif
3118
3119 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3120
3121 static struct failslab_attr {
3122
3123         struct fault_attr attr;
3124
3125         u32 ignore_gfp_wait;
3126 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3127         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3128 #endif
3129
3130 } failslab = {
3131         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3132         .ignore_gfp_wait = 1,
3133 };
3134
3135 static int __init setup_failslab(char *str)
3136 {
3137         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3138 }
3139 __setup("failslab=", setup_failslab);
3140
3141 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3142 {
3143         if (cachep == &cache_cache)
3144                 return 0;
3145         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3146                 return 0;
3147         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3148                 return 0;
3149
3150         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3151 }
3152
3153 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3154
3155 static int __init failslab_debugfs(void)
3156 {
3157         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3158         struct dentry *dir;
3159         int err;
3160
3161         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3162         if (err)
3163                 return err;
3164         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3165
3166         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3167                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3168                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3169
3170         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3171                 err = -ENOMEM;
3172                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3173                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3174         }
3175
3176         return err;
3177 }
3178
3179 late_initcall(failslab_debugfs);
3180
3181 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3182
3183 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3184
3185 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3186 {
3187         return 0;
3188 }
3189
3190 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3191
3192 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3193 {
3194         void *objp;
3195         struct array_cache *ac;
3196
3197         check_irq_off();
3198
3199         ac = cpu_cache_get(cachep);
3200         if (likely(ac->avail)) {
3201                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3202                 ac->touched = 1;
3203                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3204         } else {
3205                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3206                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3207         }
3208         return objp;
3209 }
3210
3211 #ifdef CONFIG_NUMA
3212 /*
3213  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3214  *
3215  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3216  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3217  */
3218 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3219 {
3220         int nid_alloc, nid_here;
3221
3222         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3223                 return NULL;
3224         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3225         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3226                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3227         else if (current->mempolicy)
3228                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3229         if (nid_alloc != nid_here)
3230                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3231         return NULL;
3232 }
3233
3234 /*
3235  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3236  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3237  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3238  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3239  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3240  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3241  */
3242 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3243 {
3244         struct zonelist *zonelist;
3245         gfp_t local_flags;
3246         struct zone **z;
3247         void *obj = NULL;
3248         int nid;
3249
3250         if (flags & __GFP_THISNODE)
3251                 return NULL;
3252
3253         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3254                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3255         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3256
3257 retry:
3258         /*
3259          * Look through allowed nodes for objects available
3260          * from existing per node queues.
3261          */
3262         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3263                 nid = zone_to_nid(*z);
3264
3265                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3266                         cache->nodelists[nid] &&
3267                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3268                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3269                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3270         }
3271
3272         if (!obj) {
3273                 /*
3274                  * This allocation will be performed within the constraints
3275                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3276                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3277                  * set and go into memory reserves if necessary.
3278                  */
3279                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3280                         local_irq_enable();
3281                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3282                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, -1);
3283                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3284                         local_irq_disable();
3285                 if (obj) {
3286                         /*
3287                          * Insert into the appropriate per node queues
3288                          */
3289                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3290                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3291                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3292                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3293                                 if (!obj)
3294                                         /*
3295                                          * Another processor may allocate the
3296                                          * objects in the slab since we are
3297                                          * not holding any locks.
3298                                          */
3299                                         goto retry;
3300                         } else {
3301                                 /* cache_grow already freed obj */
3302                                 obj = NULL;
3303                         }
3304                 }
3305         }
3306         return obj;
3307 }
3308
3309 /*
3310  * A interface to enable slab creation on nodeid
3311  */
3312 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3313                                 int nodeid)
3314 {
3315         struct list_head *entry;
3316         struct slab *slabp;
3317         struct kmem_list3 *l3;
3318         void *obj;
3319         int x;
3320
3321         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3322         BUG_ON(!l3);
3323
3324 retry:
3325         check_irq_off();
3326         spin_lock(&l3->list_lock);
3327         entry = l3->slabs_partial.next;
3328         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3329                 l3->free_touched = 1;
3330                 entry = l3->slabs_free.next;
3331                 if (entry == &l3->slabs_free)
3332                         goto must_grow;
3333         }
3334
3335         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3336         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3337         check_slabp(cachep, slabp);
3338
3339         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3340         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3341         STATS_SET_HIGH(cachep);
3342
3343         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3344
3345         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3346         check_slabp(cachep, slabp);
3347         l3->free_objects--;
3348         /* move slabp to correct slabp list: */
3349         list_del(&slabp->list);
3350
3351         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3352                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3353         else
3354                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3355
3356         spin_unlock(&l3->list_lock);
3357         goto done;
3358
3359 must_grow:
3360         spin_unlock(&l3->list_lock);
3361         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3362         if (x)
3363                 goto retry;
3364
3365         return fallback_alloc(cachep, flags);
3366
3367 done:
3368         return obj;
3369 }
3370
3371 /**
3372  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3373  * @cachep: The cache to allocate from.
3374  * @flags: See kmalloc().
3375  * @nodeid: node number of the target node.
3376  * @caller: return address of caller, used for debug information
3377  *
3378  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3379  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3380  *
3381  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3382  */
3383 static __always_inline void *
3384 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3385                    void *caller)
3386 {
3387         unsigned long save_flags;
3388         void *ptr;
3389
3390         if (should_failslab(cachep, flags))
3391                 return NULL;
3392
3393         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3394         local_irq_save(save_flags);
3395
3396         if (unlikely(nodeid == -1))
3397                 nodeid = numa_node_id();
3398
3399         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3400                 /* Node not bootstrapped yet */
3401                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3402                 goto out;
3403         }
3404
3405         if (nodeid == numa_node_id()) {
3406                 /*
3407                  * Use the locally cached objects if possible.
3408                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3409                  * to other nodes. It may fail while we still have
3410                  * objects on other nodes available.
3411                  */
3412                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3413                 if (ptr)
3414                         goto out;
3415         }
3416         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3417         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3418   out:
3419         local_irq_restore(save_flags);
3420         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3421
3422         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3423                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3424
3425         return ptr;
3426 }
3427
3428 static __always_inline void *
3429 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3430 {
3431         void *objp;
3432
3433         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3434                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3435                 if (objp)
3436                         goto out;
3437         }
3438         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3439
3440         /*
3441          * We may just have run out of memory on the local node.
3442          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3443          */
3444         if (!objp)
3445                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3446
3447   out:
3448         return objp;
3449 }
3450 #else
3451
3452 static __always_inline void *
3453 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3454 {
3455         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3456 }
3457
3458 #endif /* CONFIG_NUMA */
3459
3460 static __always_inline void *
3461 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3462 {
3463         unsigned long save_flags;
3464         void *objp;
3465
3466         if (should_failslab(cachep, flags))
3467                 return NULL;
3468
3469         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3470         local_irq_save(save_flags);
3471         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3472         local_irq_restore(save_flags);
3473         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3474         prefetchw(objp);
3475
3476         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3477                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3478
3479         return objp;
3480 }
3481
3482 /*
3483  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3484  */
3485 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3486                        int node)
3487 {
3488         int i;
3489         struct kmem_list3 *l3;
3490
3491         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3492                 void *objp = objpp[i];
3493                 struct slab *slabp;
3494
3495                 slabp = virt_to_slab(objp);
3496                 l3 = cachep->nodelists[node];
3497                 list_del(&slabp->list);
3498                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3499                 check_slabp(cachep, slabp);
3500                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3501                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3502                 l3->free_objects++;
3503                 check_slabp(cachep, slabp);
3504
3505                 /* fixup slab chains */
3506                 if (slabp->inuse == 0) {
3507                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3508                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3509                                 /* No need to drop any previously held
3510                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3511                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3512                                  * a different cache, refer to comments before
3513                                  * alloc_slabmgmt.
3514                                  */
3515                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3516                         } else {
3517                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3518                         }
3519                 } else {
3520                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3521                          * partial list on free - maximum time for the
3522                          * other objects to be freed, too.
3523                          */
3524                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3525                 }
3526         }
3527 }
3528
3529 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3530 {
3531         int batchcount;
3532         struct kmem_list3 *l3;
3533         int node = numa_node_id();
3534
3535         batchcount = ac->batchcount;
3536 #if DEBUG
3537         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3538 #endif
3539         check_irq_off();
3540         l3 = cachep->nodelists[node];
3541         spin_lock(&l3->list_lock);
3542         if (l3->shared) {
3543                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3544                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3545                 if (max) {
3546                         if (batchcount > max)
3547                                 batchcount = max;
3548                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3549                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3550                         shared_array->avail += batchcount;
3551                         goto free_done;
3552                 }
3553         }
3554
3555         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3556 free_done:
3557 #if STATS
3558         {
3559                 int i = 0;
3560                 struct list_head *p;
3561
3562                 p = l3->slabs_free.next;
3563                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3564                         struct slab *slabp;
3565
3566                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3567                         BUG_ON(slabp->inuse);
3568
3569                         i++;
3570                         p = p->next;
3571                 }
3572                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3573         }
3574 #endif
3575         spin_unlock(&l3->list_lock);
3576         ac->avail -= batchcount;
3577         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3578 }
3579
3580 /*
3581  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3582  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3583  */
3584 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3585 {
3586         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3587
3588         check_irq_off();
3589         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3590
3591         /*
3592          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3593          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3594          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3595          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3596          * the cache.
3597          */
3598         if (numa_platform && cache_free_alien(cachep, objp))
3599                 return;
3600
3601         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3602                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3603                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3604                 return;
3605         } else {
3606                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3607                 cache_flusharray(cachep, ac);
3608                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3609         }
3610 }
3611
3612 /**
3613  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3614  * @cachep: The cache to allocate from.
3615  * @flags: See kmalloc().
3616  *
3617  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3618  * if the cache has no available objects.
3619  */
3620 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3621 {
3622         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3623 }
3624 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3625
3626 /**
3627  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3628  *      be a slab entry.
3629  * @cachep: the cache we're checking against
3630  * @ptr: pointer to validate
3631  *
3632  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3633  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3634  * part of the slab cache in question, but it at least
3635  * validates that the pointer can be dereferenced and
3636  * looks half-way sane.
3637  *
3638  * Currently only used for dentry validation.
3639  */
3640 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3641 {
3642         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3643         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3644         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3645         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3646         struct page *page;
3647
3648         if (unlikely(addr < min_addr))
3649                 goto out;
3650         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3651                 goto out;
3652         if (unlikely(addr & align_mask))
3653                 goto out;
3654         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3655                 goto out;
3656         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3657                 goto out;
3658         page = virt_to_page(ptr);
3659         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3660                 goto out;
3661         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3662                 goto out;
3663         return 1;
3664 out:
3665         return 0;
3666 }
3667
3668 #ifdef CONFIG_NUMA
3669 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3670 {
3671         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3672                         __builtin_return_address(0));
3673 }
3674 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3675
3676 static __always_inline void *
3677 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3678 {
3679         struct kmem_cache *cachep;
3680
3681         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3682         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3683                 return cachep;
3684         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3685 }
3686
3687 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3688 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3689 {
3690         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3691                         __builtin_return_address(0));
3692 }
3693 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3694
3695 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3696                 int node, void *caller)
3697 {
3698         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3699 }
3700 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3701 #else
3702 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3703 {
3704         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3705 }
3706 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3707 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3708 #endif /* CONFIG_NUMA */
3709
3710 /**
3711  * __do_kmalloc - allocate memory
3712  * @size: how many bytes of memory are required.
3713  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3714  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3715  */
3716 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3717                                           void *caller)
3718 {
3719         struct kmem_cache *cachep;
3720
3721         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3722          * __ with kmem_.
3723          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3724          * functions.
3725          */
3726         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3727         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3728                 return cachep;
3729         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3730 }
3731
3732
3733 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3734 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3735 {
3736         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3737 }
3738 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3739
3740 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3741 {
3742         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3743 }
3744 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3745
3746 #else
3747 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3748 {
3749         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3750 }
3751 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3752 #endif
3753
3754 /**
3755  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3756  * @cachep: The cache the allocation was from.
3757  * @objp: The previously allocated object.
3758  *
3759  * Free an object which was previously allocated from this
3760  * cache.
3761  */
3762 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3763 {
3764         unsigned long flags;
3765
3766         local_irq_save(flags);
3767         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3768         __cache_free(cachep, objp);
3769         local_irq_restore(flags);
3770 }
3771 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3772
3773 /**
3774  * kfree - free previously allocated memory
3775  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3776  *
3777  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3778  *
3779  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3780  * or you will run into trouble.
3781  */
3782 void kfree(const void *objp)
3783 {
3784         struct kmem_cache *c;
3785         unsigned long flags;
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         __cache_free(c, (void *)objp);
3794         local_irq_restore(flags);
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3797
3798 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3799 {
3800         return obj_size(cachep);
3801 }
3802 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3803
3804 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3805 {
3806         return cachep->name;
3807 }
3808 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3809
3810 /*
3811  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3812  */
3813 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3814 {
3815         int node;
3816         struct kmem_list3 *l3;
3817         struct array_cache *new_shared;
3818         struct array_cache **new_alien = NULL;
3819
3820         for_each_online_node(node) {
3821
3822                 if (use_alien_caches) {
3823                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3824                         if (!new_alien)
3825                                 goto fail;
3826                 }
3827
3828                 new_shared = NULL;
3829                 if (cachep->shared) {
3830                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3831                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3832                                         0xbaadf00d);
3833                         if (!new_shared) {
3834                                 free_alien_cache(new_alien);
3835                                 goto fail;
3836                         }
3837                 }
3838
3839                 l3 = cachep->nodelists[node];
3840                 if (l3) {
3841                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3842
3843                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3844
3845                         if (shared)
3846                                 free_block(cachep, shared->entry,
3847                                                 shared->avail, node);
3848
3849                         l3->shared = new_shared;
3850                         if (!l3->alien) {
3851                                 l3->alien = new_alien;
3852                                 new_alien = NULL;
3853                         }
3854                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3855                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3856                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3857                         kfree(shared);
3858                         free_alien_cache(new_alien);
3859                         continue;
3860                 }
3861                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3862                 if (!l3) {
3863                         free_alien_cache(new_alien);
3864                         kfree(new_shared);
3865                         goto fail;
3866                 }
3867
3868                 kmem_list3_init(l3);
3869                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3870                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3871                 l3->shared = new_shared;
3872                 l3->alien = new_alien;
3873                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3874                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3875                 cachep->nodelists[node] = l3;
3876         }
3877         return 0;
3878
3879 fail:
3880         if (!cachep->next.next) {
3881                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3882                 node--;
3883                 while (node >= 0) {
3884                         if (cachep->nodelists[node]) {
3885                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3886
3887                                 kfree(l3->shared);
3888                                 free_alien_cache(l3->alien);
3889                                 kfree(l3);
3890                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3891                         }
3892                         node--;
3893                 }
3894         }
3895         return -ENOMEM;
3896 }
3897
3898 struct ccupdate_struct {
3899         struct kmem_cache *cachep;
3900         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3901 };
3902
3903 static void do_ccupdate_local(void *info)
3904 {
3905         struct ccupdate_struct *new = info;
3906         struct array_cache *old;
3907
3908         check_irq_off();
3909         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3910
3911         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3912         new->new[smp_processor_id()] = old;
3913 }
3914
3915 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3916 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3917                                 int batchcount, int shared)
3918 {
3919         struct ccupdate_struct *new;
3920         int i;
3921
3922         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3923         if (!new)
3924                 return -ENOMEM;
3925
3926         for_each_online_cpu(i) {
3927                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3928                                                 batchcount);
3929                 if (!new->new[i]) {
3930                         for (i--; i >= 0; i--)
3931                                 kfree(new->new[i]);
3932                         kfree(new);
3933                         return -ENOMEM;
3934                 }
3935         }
3936         new->cachep = cachep;
3937
3938         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3939
3940         check_irq_on();
3941         cachep->batchcount = batchcount;
3942         cachep->limit = limit;
3943         cachep->shared = shared;
3944
3945         for_each_online_cpu(i) {
3946                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3947                 if (!ccold)
3948                         continue;
3949                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3950                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3951                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3952                 kfree(ccold);
3953         }
3954         kfree(new);
3955         return alloc_kmemlist(cachep);
3956 }
3957
3958 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3959 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3960 {
3961         int err;
3962         int limit, shared;
3963
3964         /*
3965          * The head array serves three purposes:
3966          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3967          * - reduce the number of spinlock operations.
3968          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3969          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3970          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3971          * Bonwick.
3972          */
3973         if (cachep->buffer_size > 131072)
3974                 limit = 1;
3975         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3976                 limit = 8;
3977         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3978                 limit = 24;
3979         else if (cachep->buffer_size > 256)
3980                 limit = 54;
3981         else
3982                 limit = 120;
3983
3984         /*
3985          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3986          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3987          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3988          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3989          * replaces Bonwick's magazine layer.
3990          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3991          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3992          */
3993         shared = 0;
3994         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3995                 shared = 8;
3996
3997 #if DEBUG
3998         /*
3999          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4000          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4001          */
4002         if (limit > 32)
4003                 limit = 32;
4004 #endif
4005         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4006         if (err)
4007                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4008                        cachep->name, -err);
4009         return err;
4010 }
4011
4012 /*
4013  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4014  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4015  * if drain_array() is used on the shared array.
4016  */
4017 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4018                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4019 {
4020         int tofree;
4021
4022         if (!ac || !ac->avail)
4023                 return;
4024         if (ac->touched && !force) {
4025                 ac->touched = 0;
4026         } else {
4027                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4028                 if (ac->avail) {
4029                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4030                         if (tofree > ac->avail)
4031                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4032                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4033                         ac->avail -= tofree;
4034                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4035                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4036                 }
4037                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4038         }
4039 }
4040
4041 /**
4042  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4043  * @w: work descriptor
4044  *
4045  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4046  * Purpose:
4047  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4048  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4049  *
4050  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4051  * again on the next iteration.
4052  */
4053 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4054 {
4055         struct kmem_cache *searchp;
4056         struct kmem_list3 *l3;
4057         int node = numa_node_id();
4058         struct delayed_work *work =
4059                 container_of(w, struct delayed_work, work);
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 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                         }
4314                         break;
4315                 }
4316         }
4317         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4318         if (res >= 0)
4319                 res = count;
4320         return res;
4321 }
4322
4323 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4324
4325 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4326 {
4327         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4328         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4329 }
4330
4331 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4332 {
4333         unsigned long *p;
4334         int l;
4335         if (!v)
4336                 return 1;
4337         l = n[1];
4338         p = n + 2;
4339         while (l) {
4340                 int i = l/2;
4341                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4342                 if (*q == v) {
4343                         q[1]++;
4344                         return 1;
4345                 }
4346                 if (*q > v) {
4347                         l = i;
4348                 } else {
4349                         p = q + 2;
4350                         l -= i + 1;
4351                 }
4352         }
4353         if (++n[1] == n[0])
4354                 return 0;
4355         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4356         p[0] = v;
4357         p[1] = 1;
4358         return 1;
4359 }
4360
4361 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4362 {
4363         void *p;
4364         int i;
4365         if (n[0] == n[1])
4366                 return;
4367         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4368                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4369                         continue;
4370                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4371                         return;
4372         }
4373 }
4374
4375 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4376 {
4377 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4378         unsigned long offset, size;
4379         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4380
4381         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4382                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4383                 if (modname[0])
4384                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4385                 return;
4386         }
4387 #endif
4388         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4389 }
4390
4391 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4392 {
4393         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4394         struct slab *slabp;
4395         struct kmem_list3 *l3;
4396         const char *name;
4397         unsigned long *n = m->private;
4398         int node;
4399         int i;
4400
4401         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4402                 return 0;
4403         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4404                 return 0;
4405
4406         /* OK, we can do it */
4407
4408         n[1] = 0;
4409
4410         for_each_online_node(node) {
4411                 l3 = cachep->nodelists[node];
4412                 if (!l3)
4413                         continue;
4414
4415                 check_irq_on();
4416                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4417
4418                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4419                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4420                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4421                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4422                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4423         }
4424         name = cachep->name;
4425         if (n[0] == n[1]) {
4426                 /* Increase the buffer size */
4427                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4428                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4429                 if (!m->private) {
4430                         /* Too bad, we are really out */
4431                         m->private = n;
4432                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4433                         return -ENOMEM;
4434                 }
4435                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4436                 kfree(n);
4437                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4438                 /* Now make sure this entry will be retried */
4439                 m->count = m->size;
4440                 return 0;
4441         }
4442         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4443                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4444                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4445                 seq_putc(m, '\n');
4446         }
4447
4448         return 0;
4449 }
4450
4451 const struct seq_operations slabstats_op = {
4452         .start = leaks_start,
4453         .next = s_next,
4454         .stop = s_stop,
4455         .show = leaks_show,
4456 };
4457 #endif
4458 #endif
4459
4460 /**
4461  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4462  * @objp: Pointer to the object
4463  *
4464  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4465  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4466  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4467  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4468  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4469  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4470  * must not be freed during the duration of the call.
4471  */
4472 size_t ksize(const void *objp)
4473 {
4474         BUG_ON(!objp);
4475         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4476                 return 0;
4477
4478         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4479 }
4480 EXPORT_SYMBOL(ksize);