[PATCH] Numerous fixes to kernel-doc info in source files.
[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 intializations 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_DEBUG_INITIAL,
120  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
124  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
125  *
126  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
127  */
128
129 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
130 #define DEBUG           1
131 #define STATS           1
132 #define FORCED_DEBUG    1
133 #else
134 #define DEBUG           0
135 #define STATS           0
136 #define FORCED_DEBUG    0
137 #endif
138
139 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
140 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
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 BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that this flag disables some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
393
394         unsigned int flags;             /* constant flags */
395         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
396
397 /* 4) cache_grow/shrink */
398         /* order of pgs per slab (2^n) */
399         unsigned int gfporder;
400
401         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
402         gfp_t gfpflags;
403
404         size_t colour;                  /* cache colouring range */
405         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
406         struct kmem_cache *slabp_cache;
407         unsigned int slab_size;
408         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
409
410         /* constructor func */
411         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
412
413         /* de-constructor func */
414         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
415
416 /* 5) cache creation/removal */
417         const char *name;
418         struct list_head next;
419
420 /* 6) statistics */
421 #if STATS
422         unsigned long num_active;
423         unsigned long num_allocations;
424         unsigned long high_mark;
425         unsigned long grown;
426         unsigned long reaped;
427         unsigned long errors;
428         unsigned long max_freeable;
429         unsigned long node_allocs;
430         unsigned long node_frees;
431         unsigned long node_overflow;
432         atomic_t allochit;
433         atomic_t allocmiss;
434         atomic_t freehit;
435         atomic_t freemiss;
436 #endif
437 #if DEBUG
438         /*
439          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
440          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
441          * object size including these internal fields, the following two
442          * variables contain the offset to the user object and its size.
443          */
444         int obj_offset;
445         int obj_size;
446 #endif
447 };
448
449 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
450 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
451
452 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
453 /*
454  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
455  * cpucache drain/refill cycles.
456  *
457  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
458  * which could lock up otherwise freeable slabs.
459  */
460 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
461 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
462
463 #if STATS
464 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
465 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
466 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
467 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
468 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
469 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
470         do {                                                            \
471                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
472                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
473         } while (0)
474 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
475 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
476 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
477 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
478 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
479         do {                                                            \
480                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
481                         (x)->max_freeable = i;                          \
482         } while (0)
483 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
484 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
485 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
486 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
487 #else
488 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
489 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
490 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
491 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
492 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
493 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
494 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
495 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
496 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
498 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
499 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
500 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
501 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
502 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
503 #endif
504
505 #if DEBUG
506
507 /*
508  * memory layout of objects:
509  * 0            : objp
510  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
511  *              the end of an object is aligned with the end of the real
512  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
513  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
514  *              redzone word.
515  * cachep->obj_offset: The real object.
516  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
517  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
518  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
519  */
520 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
521 {
522         return cachep->obj_offset;
523 }
524
525 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
526 {
527         return cachep->obj_size;
528 }
529
530 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
531 {
532         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
533         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
534 }
535
536 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
537 {
538         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
539         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
540                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
541                                          2 * BYTES_PER_WORD);
542         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
543 }
544
545 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
546 {
547         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
548         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
549 }
550
551 #else
552
553 #define obj_offset(x)                   0
554 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
555 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
556 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
557 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
558
559 #endif
560
561 /*
562  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
563  * order.
564  */
565 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
566 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
567 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
568 #elif defined(CONFIG_MMU)
569 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
570 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
571 #else
572 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
573 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
574 #endif
575
576 /*
577  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
578  */
579 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
580 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
581 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
582
583 /*
584  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
585  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
586  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
587  */
588 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
589 {
590         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
591 }
592
593 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
594 {
595         if (unlikely(PageCompound(page)))
596                 page = (struct page *)page_private(page);
597         BUG_ON(!PageSlab(page));
598         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
599 }
600
601 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
602 {
603         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
604 }
605
606 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(PageCompound(page)))
609                 page = (struct page *)page_private(page);
610         BUG_ON(!PageSlab(page));
611         return (struct slab *)page->lru.prev;
612 }
613
614 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
615 {
616         struct page *page = virt_to_page(obj);
617         return page_get_cache(page);
618 }
619
620 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
621 {
622         struct page *page = virt_to_page(obj);
623         return page_get_slab(page);
624 }
625
626 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
627                                  unsigned int idx)
628 {
629         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
630 }
631
632 /*
633  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
634  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
635  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
636  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
637  */
638 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
639                                         const struct slab *slab, void *obj)
640 {
641         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
642         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
643 }
644
645 /*
646  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
647  */
648 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
649 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
650 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
651         CACHE(ULONG_MAX)
652 #undef CACHE
653 };
654 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
655
656 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
657 struct cache_names {
658         char *name;
659         char *name_dma;
660 };
661
662 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
663 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
664 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
665         {NULL,}
666 #undef CACHE
667 };
668
669 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
670     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
671 static struct arraycache_init initarray_generic =
672     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
673
674 /* internal cache of cache description objs */
675 static struct kmem_cache cache_cache = {
676         .batchcount = 1,
677         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
678         .shared = 1,
679         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
680         .name = "kmem_cache",
681 #if DEBUG
682         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
683 #endif
684 };
685
686 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
687
688 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
689
690 /*
691  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
692  * for other slabs "off slab".
693  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
694  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
695  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
696  *
697  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
698  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
699  * then comes back up during hotplug
700  */
701 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
702 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
703
704 static inline void init_lock_keys(void)
705
706 {
707         int q;
708         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
709
710         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
711                 for_each_node(q) {
712                         struct array_cache **alc;
713                         int r;
714                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
715                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
716                                 continue;
717                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
718                         alc = l3->alien;
719                         /*
720                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
721                          * should go away when common slab code is taught to
722                          * work even without alien caches.
723                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
724                          * for alloc_alien_cache,
725                          */
726                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
727                                 continue;
728                         for_each_node(r) {
729                                 if (alc[r])
730                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
731                                              &on_slab_alc_key);
732                         }
733                 }
734                 s++;
735         }
736 }
737 #else
738 static inline void init_lock_keys(void)
739 {
740 }
741 #endif
742
743 /*
744  * 1. Guard access to the cache-chain.
745  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
746  */
747 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
748 static struct list_head cache_chain;
749
750 /*
751  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
752  * until the general caches are up.
753  */
754 static enum {
755         NONE,
756         PARTIAL_AC,
757         PARTIAL_L3,
758         FULL
759 } g_cpucache_up;
760
761 /*
762  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
763  */
764 int slab_is_available(void)
765 {
766         return g_cpucache_up == FULL;
767 }
768
769 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
770
771 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
772 {
773         return cachep->array[smp_processor_id()];
774 }
775
776 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
777                                                         gfp_t gfpflags)
778 {
779         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
780
781 #if DEBUG
782         /* This happens if someone tries to call
783          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
784          * the generic caches are initialized.
785          */
786         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
787 #endif
788         while (size > csizep->cs_size)
789                 csizep++;
790
791         /*
792          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
793          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
794          * for large kmalloc calls required.
795          */
796 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
797         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
798                 return csizep->cs_dmacachep;
799 #endif
800         return csizep->cs_cachep;
801 }
802
803 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
804 {
805         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
806 }
807
808 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
809 {
810         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
811 }
812
813 /*
814  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
815  */
816 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
817                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
818                            unsigned int *num)
819 {
820         int nr_objs;
821         size_t mgmt_size;
822         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
823
824         /*
825          * The slab management structure can be either off the slab or
826          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
827          * slab is used for:
828          *
829          * - The struct slab
830          * - One kmem_bufctl_t for each object
831          * - Padding to respect alignment of @align
832          * - @buffer_size bytes for each object
833          *
834          * If the slab management structure is off the slab, then the
835          * alignment will already be calculated into the size. Because
836          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
837          * correct alignment when allocated.
838          */
839         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
840                 mgmt_size = 0;
841                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
842
843                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
844                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
845         } else {
846                 /*
847                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
848                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
849                  * least @align. In the worst case, this result will
850                  * be one greater than the number of objects that fit
851                  * into the memory allocation when taking the padding
852                  * into account.
853                  */
854                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
855                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
856
857                 /*
858                  * This calculated number will be either the right
859                  * amount, or one greater than what we want.
860                  */
861                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
862                        > slab_size)
863                         nr_objs--;
864
865                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
866                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
867
868                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
869         }
870         *num = nr_objs;
871         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
872 }
873
874 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
875
876 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
877                         char *msg)
878 {
879         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
880                function, cachep->name, msg);
881         dump_stack();
882 }
883
884 /*
885  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
886  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
887  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
888  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
889  * line
890   */
891
892 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
893 static int __init noaliencache_setup(char *s)
894 {
895         use_alien_caches = 0;
896         return 1;
897 }
898 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
899
900 #ifdef CONFIG_NUMA
901 /*
902  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
903  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
904  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
905  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
906  */
907 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
908
909 static void init_reap_node(int cpu)
910 {
911         int node;
912
913         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
914         if (node == MAX_NUMNODES)
915                 node = first_node(node_online_map);
916
917         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
918 }
919
920 static void next_reap_node(void)
921 {
922         int node = __get_cpu_var(reap_node);
923
924         /*
925          * Also drain per cpu pages on remote zones
926          */
927         if (node != numa_node_id())
928                 drain_node_pages(node);
929
930         node = next_node(node, node_online_map);
931         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
932                 node = first_node(node_online_map);
933         __get_cpu_var(reap_node) = node;
934 }
935
936 #else
937 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
938 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
939 #endif
940
941 /*
942  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
943  * via the workqueue/eventd.
944  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
945  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
946  * lock.
947  */
948 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
949 {
950         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
951
952         /*
953          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
954          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
955          * at that time.
956          */
957         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
958                 init_reap_node(cpu);
959                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
960                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
961                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
962         }
963 }
964
965 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
966                                             int batchcount)
967 {
968         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
969         struct array_cache *nc = NULL;
970
971         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
972         if (nc) {
973                 nc->avail = 0;
974                 nc->limit = entries;
975                 nc->batchcount = batchcount;
976                 nc->touched = 0;
977                 spin_lock_init(&nc->lock);
978         }
979         return nc;
980 }
981
982 /*
983  * Transfer objects in one arraycache to another.
984  * Locking must be handled by the caller.
985  *
986  * Return the number of entries transferred.
987  */
988 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
989                 struct array_cache *from, unsigned int max)
990 {
991         /* Figure out how many entries to transfer */
992         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
993
994         if (!nr)
995                 return 0;
996
997         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
998                         sizeof(void *) *nr);
999
1000         from->avail -= nr;
1001         to->avail += nr;
1002         to->touched = 1;
1003         return nr;
1004 }
1005
1006 #ifndef CONFIG_NUMA
1007
1008 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1009 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1010
1011 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1012 {
1013         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1014 }
1015
1016 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1017 {
1018 }
1019
1020 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1021 {
1022         return 0;
1023 }
1024
1025 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1026                 gfp_t flags)
1027 {
1028         return NULL;
1029 }
1030
1031 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1032                  gfp_t flags, int nodeid)
1033 {
1034         return NULL;
1035 }
1036
1037 #else   /* CONFIG_NUMA */
1038
1039 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1040 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1041
1042 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1043 {
1044         struct array_cache **ac_ptr;
1045         int memsize = sizeof(void *) * MAX_NUMNODES;
1046         int i;
1047
1048         if (limit > 1)
1049                 limit = 12;
1050         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1051         if (ac_ptr) {
1052                 for_each_node(i) {
1053                         if (i == node || !node_online(i)) {
1054                                 ac_ptr[i] = NULL;
1055                                 continue;
1056                         }
1057                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1058                         if (!ac_ptr[i]) {
1059                                 for (i--; i <= 0; i--)
1060                                         kfree(ac_ptr[i]);
1061                                 kfree(ac_ptr);
1062                                 return NULL;
1063                         }
1064                 }
1065         }
1066         return ac_ptr;
1067 }
1068
1069 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1070 {
1071         int i;
1072
1073         if (!ac_ptr)
1074                 return;
1075         for_each_node(i)
1076             kfree(ac_ptr[i]);
1077         kfree(ac_ptr);
1078 }
1079
1080 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1081                                 struct array_cache *ac, int node)
1082 {
1083         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1084
1085         if (ac->avail) {
1086                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1087                 /*
1088                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1089                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1090                  * into the free lists and getting them back later.
1091                  */
1092                 if (rl3->shared)
1093                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1094
1095                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1096                 ac->avail = 0;
1097                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1098         }
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1103  */
1104 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1105 {
1106         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1107
1108         if (l3->alien) {
1109                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1110
1111                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1112                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1113                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1114                 }
1115         }
1116 }
1117
1118 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1119                                 struct array_cache **alien)
1120 {
1121         int i = 0;
1122         struct array_cache *ac;
1123         unsigned long flags;
1124
1125         for_each_online_node(i) {
1126                 ac = alien[i];
1127                 if (ac) {
1128                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1129                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1130                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1131                 }
1132         }
1133 }
1134
1135 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1136 {
1137         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1138         int nodeid = slabp->nodeid;
1139         struct kmem_list3 *l3;
1140         struct array_cache *alien = NULL;
1141         int node;
1142
1143         node = numa_node_id();
1144
1145         /*
1146          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1147          * cache on this cpu.
1148          */
1149         if (likely(slabp->nodeid == node) || unlikely(!use_alien_caches))
1150                 return 0;
1151
1152         l3 = cachep->nodelists[node];
1153         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1154         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1155                 alien = l3->alien[nodeid];
1156                 spin_lock(&alien->lock);
1157                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1158                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1159                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1160                 }
1161                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1162                 spin_unlock(&alien->lock);
1163         } else {
1164                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1165                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1166                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1167         }
1168         return 1;
1169 }
1170 #endif
1171
1172 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1173                                     unsigned long action, void *hcpu)
1174 {
1175         long cpu = (long)hcpu;
1176         struct kmem_cache *cachep;
1177         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1178         int node = cpu_to_node(cpu);
1179         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1180
1181         switch (action) {
1182         case CPU_UP_PREPARE:
1183                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1184                 /*
1185                  * We need to do this right in the beginning since
1186                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1187                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1188                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1189                  */
1190
1191                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1192                         /*
1193                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1194                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1195                          * node has not already allocated this
1196                          */
1197                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1198                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1199                                 if (!l3)
1200                                         goto bad;
1201                                 kmem_list3_init(l3);
1202                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1203                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1204
1205                                 /*
1206                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1207                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1208                                  * protection here.
1209                                  */
1210                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1211                         }
1212
1213                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1214                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1215                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1216                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1217                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1218                 }
1219
1220                 /*
1221                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1222                  * array caches
1223                  */
1224                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1225                         struct array_cache *nc;
1226                         struct array_cache *shared;
1227                         struct array_cache **alien = NULL;
1228
1229                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1230                                                 cachep->batchcount);
1231                         if (!nc)
1232                                 goto bad;
1233                         shared = alloc_arraycache(node,
1234                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1235                                         0xbaadf00d);
1236                         if (!shared)
1237                                 goto bad;
1238
1239                         if (use_alien_caches) {
1240                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1241                                 if (!alien)
1242                                         goto bad;
1243                         }
1244                         cachep->array[cpu] = nc;
1245                         l3 = cachep->nodelists[node];
1246                         BUG_ON(!l3);
1247
1248                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1249                         if (!l3->shared) {
1250                                 /*
1251                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1252                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1253                                  */
1254                                 l3->shared = shared;
1255                                 shared = NULL;
1256                         }
1257 #ifdef CONFIG_NUMA
1258                         if (!l3->alien) {
1259                                 l3->alien = alien;
1260                                 alien = NULL;
1261                         }
1262 #endif
1263                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1264                         kfree(shared);
1265                         free_alien_cache(alien);
1266                 }
1267                 break;
1268         case CPU_ONLINE:
1269                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1270                 start_cpu_timer(cpu);
1271                 break;
1272 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1273         case CPU_DOWN_PREPARE:
1274                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1275                 break;
1276         case CPU_DOWN_FAILED:
1277                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1278                 break;
1279         case CPU_DEAD:
1280                 /*
1281                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1282                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1283                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1284                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1285                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1286                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1287                  */
1288                 /* fall thru */
1289 #endif
1290         case CPU_UP_CANCELED:
1291                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1292                         struct array_cache *nc;
1293                         struct array_cache *shared;
1294                         struct array_cache **alien;
1295                         cpumask_t mask;
1296
1297                         mask = node_to_cpumask(node);
1298                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1299                         nc = cachep->array[cpu];
1300                         cachep->array[cpu] = NULL;
1301                         l3 = cachep->nodelists[node];
1302
1303                         if (!l3)
1304                                 goto free_array_cache;
1305
1306                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1307
1308                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1309                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1310                         if (nc)
1311                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1312
1313                         if (!cpus_empty(mask)) {
1314                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1315                                 goto free_array_cache;
1316                         }
1317
1318                         shared = l3->shared;
1319                         if (shared) {
1320                                 free_block(cachep, l3->shared->entry,
1321                                            l3->shared->avail, node);
1322                                 l3->shared = NULL;
1323                         }
1324
1325                         alien = l3->alien;
1326                         l3->alien = NULL;
1327
1328                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1329
1330                         kfree(shared);
1331                         if (alien) {
1332                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1333                                 free_alien_cache(alien);
1334                         }
1335 free_array_cache:
1336                         kfree(nc);
1337                 }
1338                 /*
1339                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1340                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1341                  * shrink each nodelist to its limit.
1342                  */
1343                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1344                         l3 = cachep->nodelists[node];
1345                         if (!l3)
1346                                 continue;
1347                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1348                 }
1349                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1350                 break;
1351         }
1352         return NOTIFY_OK;
1353 bad:
1354         return NOTIFY_BAD;
1355 }
1356
1357 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1358         &cpuup_callback, NULL, 0
1359 };
1360
1361 /*
1362  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1363  */
1364 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1365                         int nodeid)
1366 {
1367         struct kmem_list3 *ptr;
1368
1369         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1370         BUG_ON(!ptr);
1371
1372         local_irq_disable();
1373         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1374         /*
1375          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1376          */
1377         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1378
1379         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1380         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1381         local_irq_enable();
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1386  * before smp_init().
1387  */
1388 void __init kmem_cache_init(void)
1389 {
1390         size_t left_over;
1391         struct cache_sizes *sizes;
1392         struct cache_names *names;
1393         int i;
1394         int order;
1395         int node;
1396
1397         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1398                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1399                 if (i < MAX_NUMNODES)
1400                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1401         }
1402
1403         /*
1404          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1405          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1406          */
1407         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1408                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1409
1410         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1411          * from caches that do not exist yet:
1412          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1413          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1414          *    cache_cache is statically allocated.
1415          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1416          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1417          *    array at the end of the bootstrap.
1418          * 2) Create the first kmalloc cache.
1419          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1420          *    An __init data area is used for the head array.
1421          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1422          *    head arrays.
1423          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1424          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1425          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1426          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1427          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1428          */
1429
1430         node = numa_node_id();
1431
1432         /* 1) create the cache_cache */
1433         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1434         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1435         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1436         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1437         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1438
1439         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1440                                         cache_line_size());
1441         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1442                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1443
1444         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1445                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1446                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1447                 if (cache_cache.num)
1448                         break;
1449         }
1450         BUG_ON(!cache_cache.num);
1451         cache_cache.gfporder = order;
1452         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1453         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1454                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1455
1456         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1457         sizes = malloc_sizes;
1458         names = cache_names;
1459
1460         /*
1461          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1462          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1463          * bug.
1464          */
1465
1466         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1467                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1468                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1469                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1470                                         NULL, NULL);
1471
1472         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1473                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1474                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1475                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1476                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1477                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1478                                 NULL, NULL);
1479         }
1480
1481         slab_early_init = 0;
1482
1483         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1484                 /*
1485                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1486                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1487                  * eliminates "false sharing".
1488                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1489                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1490                  */
1491                 if (!sizes->cs_cachep) {
1492                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1493                                         sizes->cs_size,
1494                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1495                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1496                                         NULL, NULL);
1497                 }
1498 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1499                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1500                                         names->name_dma,
1501                                         sizes->cs_size,
1502                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1503                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1504                                                 SLAB_PANIC,
1505                                         NULL, NULL);
1506 #endif
1507                 sizes++;
1508                 names++;
1509         }
1510         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1511         {
1512                 struct array_cache *ptr;
1513
1514                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1515
1516                 local_irq_disable();
1517                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1518                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1519                        sizeof(struct arraycache_init));
1520                 /*
1521                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1522                  */
1523                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1524
1525                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1526                 local_irq_enable();
1527
1528                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1529
1530                 local_irq_disable();
1531                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1532                        != &initarray_generic.cache);
1533                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1534                        sizeof(struct arraycache_init));
1535                 /*
1536                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1537                  */
1538                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1539
1540                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1541                     ptr;
1542                 local_irq_enable();
1543         }
1544         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1545         {
1546                 int nid;
1547
1548                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1549                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1550
1551                 for_each_online_node(nid) {
1552                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1553                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1554
1555                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1556                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1557                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1558                         }
1559                 }
1560         }
1561
1562         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1563         {
1564                 struct kmem_cache *cachep;
1565                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1566                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1567                         if (enable_cpucache(cachep))
1568                                 BUG();
1569                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1570         }
1571
1572         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1573         init_lock_keys();
1574
1575
1576         /* Done! */
1577         g_cpucache_up = FULL;
1578
1579         /*
1580          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1581          * cpu_cache_get for all new cpus
1582          */
1583         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1584
1585         /*
1586          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1587          * of the kernel is not yet operational.
1588          */
1589 }
1590
1591 static int __init cpucache_init(void)
1592 {
1593         int cpu;
1594
1595         /*
1596          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1597          */
1598         for_each_online_cpu(cpu)
1599                 start_cpu_timer(cpu);
1600         return 0;
1601 }
1602 __initcall(cpucache_init);
1603
1604 /*
1605  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1606  *
1607  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1608  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1609  * would be relatively rare and ignorable.
1610  */
1611 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1612 {
1613         struct page *page;
1614         int nr_pages;
1615         int i;
1616
1617 #ifndef CONFIG_MMU
1618         /*
1619          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1620          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1621          */
1622         flags |= __GFP_COMP;
1623 #endif
1624
1625         flags |= cachep->gfpflags;
1626
1627         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1628         if (!page)
1629                 return NULL;
1630
1631         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1632         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1633                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1634                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1635         else
1636                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1637                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1638         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1639                 __SetPageSlab(page + i);
1640         return page_address(page);
1641 }
1642
1643 /*
1644  * Interface to system's page release.
1645  */
1646 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1647 {
1648         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1649         struct page *page = virt_to_page(addr);
1650         const unsigned long nr_freed = i;
1651
1652         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1653                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1654                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1655         else
1656                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1657                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1658         while (i--) {
1659                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1660                 __ClearPageSlab(page);
1661                 page++;
1662         }
1663         if (current->reclaim_state)
1664                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1665         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1666 }
1667
1668 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1669 {
1670         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1671         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1672
1673         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1674         if (OFF_SLAB(cachep))
1675                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1676 }
1677
1678 #if DEBUG
1679
1680 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1681 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1682                             unsigned long caller)
1683 {
1684         int size = obj_size(cachep);
1685
1686         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1687
1688         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1689                 return;
1690
1691         *addr++ = 0x12345678;
1692         *addr++ = caller;
1693         *addr++ = smp_processor_id();
1694         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1695         {
1696                 unsigned long *sptr = &caller;
1697                 unsigned long svalue;
1698
1699                 while (!kstack_end(sptr)) {
1700                         svalue = *sptr++;
1701                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1702                                 *addr++ = svalue;
1703                                 size -= sizeof(unsigned long);
1704                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1705                                         break;
1706                         }
1707                 }
1708
1709         }
1710         *addr++ = 0x87654321;
1711 }
1712 #endif
1713
1714 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1715 {
1716         int size = obj_size(cachep);
1717         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1718
1719         memset(addr, val, size);
1720         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1721 }
1722
1723 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1724 {
1725         int i;
1726         unsigned char error = 0;
1727         int bad_count = 0;
1728
1729         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1730         for (i = 0; i < limit; i++) {
1731                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1732                         error = data[offset + i];
1733                         bad_count++;
1734                 }
1735                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1736         }
1737         printk("\n");
1738
1739         if (bad_count == 1) {
1740                 error ^= POISON_FREE;
1741                 if (!(error & (error - 1))) {
1742                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1743                                         "bad RAM.\n");
1744 #ifdef CONFIG_X86
1745                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1746                                         "test tool.\n");
1747 #else
1748                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1749 #endif
1750                 }
1751         }
1752 }
1753 #endif
1754
1755 #if DEBUG
1756
1757 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1758 {
1759         int i, size;
1760         char *realobj;
1761
1762         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1763                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1764                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1765                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1766         }
1767
1768         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1769                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1770                         *dbg_userword(cachep, objp));
1771                 print_symbol("(%s)",
1772                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1773                 printk("\n");
1774         }
1775         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1776         size = obj_size(cachep);
1777         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1778                 int limit;
1779                 limit = 16;
1780                 if (i + limit > size)
1781                         limit = size - i;
1782                 dump_line(realobj, i, limit);
1783         }
1784 }
1785
1786 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1787 {
1788         char *realobj;
1789         int size, i;
1790         int lines = 0;
1791
1792         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1793         size = obj_size(cachep);
1794
1795         for (i = 0; i < size; i++) {
1796                 char exp = POISON_FREE;
1797                 if (i == size - 1)
1798                         exp = POISON_END;
1799                 if (realobj[i] != exp) {
1800                         int limit;
1801                         /* Mismatch ! */
1802                         /* Print header */
1803                         if (lines == 0) {
1804                                 printk(KERN_ERR
1805                                         "Slab corruption: start=%p, len=%d\n",
1806                                         realobj, size);
1807                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1808                         }
1809                         /* Hexdump the affected line */
1810                         i = (i / 16) * 16;
1811                         limit = 16;
1812                         if (i + limit > size)
1813                                 limit = size - i;
1814                         dump_line(realobj, i, limit);
1815                         i += 16;
1816                         lines++;
1817                         /* Limit to 5 lines */
1818                         if (lines > 5)
1819                                 break;
1820                 }
1821         }
1822         if (lines != 0) {
1823                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1824                  * exist:
1825                  */
1826                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1827                 unsigned int objnr;
1828
1829                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1830                 if (objnr) {
1831                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1832                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1833                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1834                                realobj, size);
1835                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1836                 }
1837                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1838                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1839                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1840                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1841                                realobj, size);
1842                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1843                 }
1844         }
1845 }
1846 #endif
1847
1848 #if DEBUG
1849 /**
1850  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1851  * @cachep: cache pointer being destroyed
1852  * @slabp: slab pointer being destroyed
1853  *
1854  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1855  * destroyed.
1856  */
1857 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1858 {
1859         int i;
1860         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1861                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1862
1863                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1864 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1865                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1866                                         OFF_SLAB(cachep))
1867                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1868                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1869                         else
1870                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1871 #else
1872                         check_poison_obj(cachep, objp);
1873 #endif
1874                 }
1875                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1876                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1877                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1878                                            "was overwritten");
1879                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1880                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1881                                            "was overwritten");
1882                 }
1883                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1884                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1885         }
1886 }
1887 #else
1888 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1889 {
1890         if (cachep->dtor) {
1891                 int i;
1892                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1893                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1894                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1895                 }
1896         }
1897 }
1898 #endif
1899
1900 /**
1901  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1902  * @cachep: cache pointer being destroyed
1903  * @slabp: slab pointer being destroyed
1904  *
1905  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1906  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1907  * cache-lock is not held/needed.
1908  */
1909 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1910 {
1911         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1912
1913         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1914         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1915                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1916
1917                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1918                 slab_rcu->cachep = cachep;
1919                 slab_rcu->addr = addr;
1920                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1921         } else {
1922                 kmem_freepages(cachep, addr);
1923                 if (OFF_SLAB(cachep))
1924                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1925         }
1926 }
1927
1928 /*
1929  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1930  * size of kmem_list3.
1931  */
1932 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1933 {
1934         int node;
1935
1936         for_each_online_node(node) {
1937                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1938                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1939                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1940                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1941         }
1942 }
1943
1944 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1945 {
1946         int i;
1947         struct kmem_list3 *l3;
1948
1949         for_each_online_cpu(i)
1950             kfree(cachep->array[i]);
1951
1952         /* NUMA: free the list3 structures */
1953         for_each_online_node(i) {
1954                 l3 = cachep->nodelists[i];
1955                 if (l3) {
1956                         kfree(l3->shared);
1957                         free_alien_cache(l3->alien);
1958                         kfree(l3);
1959                 }
1960         }
1961         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1962 }
1963
1964
1965 /**
1966  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1967  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1968  * @size: size of objects to be created in this cache.
1969  * @align: required alignment for the objects.
1970  * @flags: slab allocation flags
1971  *
1972  * Also calculates the number of objects per slab.
1973  *
1974  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1975  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1976  * towards high-order requests, this should be changed.
1977  */
1978 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1979                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1980 {
1981         unsigned long offslab_limit;
1982         size_t left_over = 0;
1983         int gfporder;
1984
1985         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
1986                 unsigned int num;
1987                 size_t remainder;
1988
1989                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1990                 if (!num)
1991                         continue;
1992
1993                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1994                         /*
1995                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1996                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
1997                          * looping condition in cache_grow().
1998                          */
1999                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2000                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2001
2002                         if (num > offslab_limit)
2003                                 break;
2004                 }
2005
2006                 /* Found something acceptable - save it away */
2007                 cachep->num = num;
2008                 cachep->gfporder = gfporder;
2009                 left_over = remainder;
2010
2011                 /*
2012                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2013                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2014                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2015                  */
2016                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2017                         break;
2018
2019                 /*
2020                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2021                  * currently bad for the gfp()s.
2022                  */
2023                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2024                         break;
2025
2026                 /*
2027                  * Acceptable internal fragmentation?
2028                  */
2029                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2030                         break;
2031         }
2032         return left_over;
2033 }
2034
2035 static int setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2036 {
2037         if (g_cpucache_up == FULL)
2038                 return enable_cpucache(cachep);
2039
2040         if (g_cpucache_up == NONE) {
2041                 /*
2042                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2043                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2044                  * further caches will BUG().
2045                  */
2046                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2047
2048                 /*
2049                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2050                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2051                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2052                  */
2053                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2054                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2055                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2056                 else
2057                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2058         } else {
2059                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2060                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2061
2062                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2063                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2064                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2065                 } else {
2066                         int node;
2067                         for_each_online_node(node) {
2068                                 cachep->nodelists[node] =
2069                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2070                                                 GFP_KERNEL, node);
2071                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2072                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2073                         }
2074                 }
2075         }
2076         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2077                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2078                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2079
2080         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2081         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2082         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2083         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2084         cachep->batchcount = 1;
2085         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2086         return 0;
2087 }
2088
2089 /**
2090  * kmem_cache_create - Create a cache.
2091  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2092  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2093  * @align: The required alignment for the objects.
2094  * @flags: SLAB flags
2095  * @ctor: A constructor for the objects.
2096  * @dtor: A destructor for the objects.
2097  *
2098  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2099  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2100  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2101  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2102  *
2103  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2104  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2105  *
2106  * The flags are
2107  *
2108  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2109  * to catch references to uninitialised memory.
2110  *
2111  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2112  * for buffer overruns.
2113  *
2114  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2115  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2116  * as davem.
2117  */
2118 struct kmem_cache *
2119 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2120         unsigned long flags,
2121         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2122         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2123 {
2124         size_t left_over, slab_size, ralign;
2125         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2126
2127         /*
2128          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2129          */
2130         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2131             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
2132                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2133                                 name);
2134                 BUG();
2135         }
2136
2137         /*
2138          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2139          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2140          */
2141         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2142
2143         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2144                 char tmp;
2145                 int res;
2146
2147                 /*
2148                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2149                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2150                  * area of the module.  Print a warning.
2151                  */
2152                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2153                 if (res) {
2154                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2155                                pc->buffer_size);
2156                         continue;
2157                 }
2158
2159                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2160                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2161                         dump_stack();
2162                         goto oops;
2163                 }
2164         }
2165
2166 #if DEBUG
2167         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2168         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2169                 /* No constructor, but inital state check requested */
2170                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2171                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2172                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2173         }
2174 #if FORCED_DEBUG
2175         /*
2176          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2177          * large objects, if the increased size would increase the object size
2178          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2179          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2180          */
2181         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2182                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2183         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2184                 flags |= SLAB_POISON;
2185 #endif
2186         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2187                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2188 #endif
2189         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2190                 BUG_ON(dtor);
2191
2192         /*
2193          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2194          * isn't available.
2195          */
2196         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2197
2198         /*
2199          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2200          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2201          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2202          */
2203         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2204                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2205                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2206         }
2207
2208         /* calculate the final buffer alignment: */
2209
2210         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2211         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2212                 /*
2213                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2214                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2215                  * one cacheline.
2216                  */
2217                 ralign = cache_line_size();
2218                 while (size <= ralign / 2)
2219                         ralign /= 2;
2220         } else {
2221                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2222         }
2223
2224         /*
2225          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2226          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2227          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2228          */
2229         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2230                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2231
2232         /* 2) arch mandated alignment */
2233         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2234                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2235         }
2236         /* 3) caller mandated alignment */
2237         if (ralign < align) {
2238                 ralign = align;
2239         }
2240         /* disable debug if necessary */
2241         if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2242                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2243         /*
2244          * 4) Store it.
2245          */
2246         align = ralign;
2247
2248         /* Get cache's description obj. */
2249         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2250         if (!cachep)
2251                 goto oops;
2252
2253 #if DEBUG
2254         cachep->obj_size = size;
2255
2256         /*
2257          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2258          * into align above.
2259          */
2260         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2261                 /* add space for red zone words */
2262                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2263                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2264         }
2265         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2266                 /* user store requires one word storage behind the end of
2267                  * the real object.
2268                  */
2269                 size += BYTES_PER_WORD;
2270         }
2271 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2272         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2273             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2274                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2275                 size = PAGE_SIZE;
2276         }
2277 #endif
2278 #endif
2279
2280         /*
2281          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2282          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2283          * it too early on.)
2284          */
2285         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2286                 /*
2287                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2288                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2289                  */
2290                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2291
2292         size = ALIGN(size, align);
2293
2294         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2295
2296         if (!cachep->num) {
2297                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2298                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2299                 cachep = NULL;
2300                 goto oops;
2301         }
2302         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2303                           + sizeof(struct slab), align);
2304
2305         /*
2306          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2307          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2308          */
2309         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2310                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2311                 left_over -= slab_size;
2312         }
2313
2314         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2315                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2316                 slab_size =
2317                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2318         }
2319
2320         cachep->colour_off = cache_line_size();
2321         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2322         if (cachep->colour_off < align)
2323                 cachep->colour_off = align;
2324         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2325         cachep->slab_size = slab_size;
2326         cachep->flags = flags;
2327         cachep->gfpflags = 0;
2328         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2329                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2330         cachep->buffer_size = size;
2331         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2332
2333         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2334                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2335                 /*
2336                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2337                  * But since we go off slab only for object size greater than
2338                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2339                  * this should not happen at all.
2340                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2341                  */
2342                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2343         }
2344         cachep->ctor = ctor;
2345         cachep->dtor = dtor;
2346         cachep->name = name;
2347
2348         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2349                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2350                 cachep = NULL;
2351                 goto oops;
2352         }
2353
2354         /* cache setup completed, link it into the list */
2355         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2356 oops:
2357         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2358                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2359                       name);
2360         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2361         return cachep;
2362 }
2363 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2364
2365 #if DEBUG
2366 static void check_irq_off(void)
2367 {
2368         BUG_ON(!irqs_disabled());
2369 }
2370
2371 static void check_irq_on(void)
2372 {
2373         BUG_ON(irqs_disabled());
2374 }
2375
2376 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2377 {
2378 #ifdef CONFIG_SMP
2379         check_irq_off();
2380         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2381 #endif
2382 }
2383
2384 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2385 {
2386 #ifdef CONFIG_SMP
2387         check_irq_off();
2388         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2389 #endif
2390 }
2391
2392 #else
2393 #define check_irq_off() do { } while(0)
2394 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2395 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2396 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2397 #endif
2398
2399 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2400                         struct array_cache *ac,
2401                         int force, int node);
2402
2403 static void do_drain(void *arg)
2404 {
2405         struct kmem_cache *cachep = arg;
2406         struct array_cache *ac;
2407         int node = numa_node_id();
2408
2409         check_irq_off();
2410         ac = cpu_cache_get(cachep);
2411         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2412         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2413         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2414         ac->avail = 0;
2415 }
2416
2417 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2418 {
2419         struct kmem_list3 *l3;
2420         int node;
2421
2422         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2423         check_irq_on();
2424         for_each_online_node(node) {
2425                 l3 = cachep->nodelists[node];
2426                 if (l3 && l3->alien)
2427                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2428         }
2429
2430         for_each_online_node(node) {
2431                 l3 = cachep->nodelists[node];
2432                 if (l3)
2433                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2434         }
2435 }
2436
2437 /*
2438  * Remove slabs from the list of free slabs.
2439  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2440  *
2441  * Returns the actual number of slabs released.
2442  */
2443 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2444                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2445 {
2446         struct list_head *p;
2447         int nr_freed;
2448         struct slab *slabp;
2449
2450         nr_freed = 0;
2451         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2452
2453                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2454                 p = l3->slabs_free.prev;
2455                 if (p == &l3->slabs_free) {
2456                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2457                         goto out;
2458                 }
2459
2460                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2461 #if DEBUG
2462                 BUG_ON(slabp->inuse);
2463 #endif
2464                 list_del(&slabp->list);
2465                 /*
2466                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2467                  * to the cache.
2468                  */
2469                 l3->free_objects -= cache->num;
2470                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2471                 slab_destroy(cache, slabp);
2472                 nr_freed++;
2473         }
2474 out:
2475         return nr_freed;
2476 }
2477
2478 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2479 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2480 {
2481         int ret = 0, i = 0;
2482         struct kmem_list3 *l3;
2483
2484         drain_cpu_caches(cachep);
2485
2486         check_irq_on();
2487         for_each_online_node(i) {
2488                 l3 = cachep->nodelists[i];
2489                 if (!l3)
2490                         continue;
2491
2492                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2493
2494                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2495                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2496         }
2497         return (ret ? 1 : 0);
2498 }
2499
2500 /**
2501  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2502  * @cachep: The cache to shrink.
2503  *
2504  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2505  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2506  */
2507 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2508 {
2509         int ret;
2510         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2511
2512         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2513         ret = __cache_shrink(cachep);
2514         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2515         return ret;
2516 }
2517 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2518
2519 /**
2520  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2521  * @cachep: the cache to destroy
2522  *
2523  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2524  *
2525  * It is expected this function will be called by a module when it is
2526  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2527  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2528  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2529  *
2530  * The cache must be empty before calling this function.
2531  *
2532  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2533  * during the kmem_cache_destroy().
2534  */
2535 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2536 {
2537         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2538
2539         /* Find the cache in the chain of caches. */
2540         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2541         /*
2542          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2543          */
2544         list_del(&cachep->next);
2545         if (__cache_shrink(cachep)) {
2546                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2547                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2548                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2549                 return;
2550         }
2551
2552         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2553                 synchronize_rcu();
2554
2555         __kmem_cache_destroy(cachep);
2556         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2557 }
2558 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2559
2560 /*
2561  * Get the memory for a slab management obj.
2562  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2563  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2564  * come from the same cache which is getting created because,
2565  * when we are searching for an appropriate cache for these
2566  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2567  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2568  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2569  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2570  */
2571 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2572                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2573                                    int nodeid)
2574 {
2575         struct slab *slabp;
2576
2577         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2578                 /* Slab management obj is off-slab. */
2579                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2580                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2581                 if (!slabp)
2582                         return NULL;
2583         } else {
2584                 slabp = objp + colour_off;
2585                 colour_off += cachep->slab_size;
2586         }
2587         slabp->inuse = 0;
2588         slabp->colouroff = colour_off;
2589         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2590         slabp->nodeid = nodeid;
2591         return slabp;
2592 }
2593
2594 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2595 {
2596         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2597 }
2598
2599 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2600                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2601 {
2602         int i;
2603
2604         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2605                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2606 #if DEBUG
2607                 /* need to poison the objs? */
2608                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2609                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2610                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2611                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2612
2613                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2614                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2615                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2616                 }
2617                 /*
2618                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2619                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2620                  * They must also be threaded.
2621                  */
2622                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2623                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2624                                      ctor_flags);
2625
2626                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2627                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2628                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2629                                            " end of an object");
2630                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2631                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2632                                            " start of an object");
2633                 }
2634                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2635                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2636                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2637                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2638 #else
2639                 if (cachep->ctor)
2640                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2641 #endif
2642                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2643         }
2644         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2645         slabp->free = 0;
2646 }
2647
2648 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2649 {
2650         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2651                 if (flags & GFP_DMA)
2652                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2653                 else
2654                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2655         }
2656 }
2657
2658 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2659                                 int nodeid)
2660 {
2661         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2662         kmem_bufctl_t next;
2663
2664         slabp->inuse++;
2665         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2666 #if DEBUG
2667         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2668         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2669 #endif
2670         slabp->free = next;
2671
2672         return objp;
2673 }
2674
2675 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2676                                 void *objp, int nodeid)
2677 {
2678         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2679
2680 #if DEBUG
2681         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2682         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2683
2684         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2685                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2686                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2687                 BUG();
2688         }
2689 #endif
2690         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2691         slabp->free = objnr;
2692         slabp->inuse--;
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2697  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2698  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2699  */
2700 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2701                            void *addr)
2702 {
2703         int nr_pages;
2704         struct page *page;
2705
2706         page = virt_to_page(addr);
2707
2708         nr_pages = 1;
2709         if (likely(!PageCompound(page)))
2710                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2711
2712         do {
2713                 page_set_cache(page, cache);
2714                 page_set_slab(page, slab);
2715                 page++;
2716         } while (--nr_pages);
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2721  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2722  */
2723 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2724                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2725 {
2726         struct slab *slabp;
2727         size_t offset;
2728         gfp_t local_flags;
2729         unsigned long ctor_flags;
2730         struct kmem_list3 *l3;
2731
2732         /*
2733          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2734          * critical path in kmem_cache_alloc().
2735          */
2736         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK | __GFP_NO_GROW));
2737         if (flags & __GFP_NO_GROW)
2738                 return 0;
2739
2740         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2741         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2742         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2743                 /*
2744                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2745                  * this - it might need to know...
2746                  */
2747                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2748
2749         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2750         check_irq_off();
2751         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2752         spin_lock(&l3->list_lock);
2753
2754         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2755         offset = l3->colour_next;
2756         l3->colour_next++;
2757         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2758                 l3->colour_next = 0;
2759         spin_unlock(&l3->list_lock);
2760
2761         offset *= cachep->colour_off;
2762
2763         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2764                 local_irq_enable();
2765
2766         /*
2767          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2768          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2769          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2770          * will eventually be caught here (where it matters).
2771          */
2772         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2773
2774         /*
2775          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2776          * 'nodeid'.
2777          */
2778         if (!objp)
2779                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2780         if (!objp)
2781                 goto failed;
2782
2783         /* Get slab management. */
2784         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2785                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2786         if (!slabp)
2787                 goto opps1;
2788
2789         slabp->nodeid = nodeid;
2790         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2791
2792         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2793
2794         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2795                 local_irq_disable();
2796         check_irq_off();
2797         spin_lock(&l3->list_lock);
2798
2799         /* Make slab active. */
2800         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2801         STATS_INC_GROWN(cachep);
2802         l3->free_objects += cachep->num;
2803         spin_unlock(&l3->list_lock);
2804         return 1;
2805 opps1:
2806         kmem_freepages(cachep, objp);
2807 failed:
2808         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2809                 local_irq_disable();
2810         return 0;
2811 }
2812
2813 #if DEBUG
2814
2815 /*
2816  * Perform extra freeing checks:
2817  * - detect bad pointers.
2818  * - POISON/RED_ZONE checking
2819  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2820  */
2821 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2822 {
2823         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2824                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2825                        (unsigned long)objp);
2826                 BUG();
2827         }
2828 }
2829
2830 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2831 {
2832         unsigned long redzone1, redzone2;
2833
2834         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2835         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2836
2837         /*
2838          * Redzone is ok.
2839          */
2840         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2841                 return;
2842
2843         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2844                 slab_error(cache, "double free detected");
2845         else
2846                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2847
2848         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx.\n",
2849                         obj, redzone1, redzone2);
2850 }
2851
2852 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2853                                    void *caller)
2854 {
2855         struct page *page;
2856         unsigned int objnr;
2857         struct slab *slabp;
2858
2859         objp -= obj_offset(cachep);
2860         kfree_debugcheck(objp);
2861         page = virt_to_page(objp);
2862
2863         slabp = page_get_slab(page);
2864
2865         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2866                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2867                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2868                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2869         }
2870         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2871                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2872
2873         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2874
2875         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2876         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2877
2878         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2879                 /*
2880                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2881                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2882                  * the cache-lock held.
2883                  */
2884                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2885                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2886         }
2887         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2888                 /* we want to cache poison the object,
2889                  * call the destruction callback
2890                  */
2891                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2892         }
2893 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2894         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2895 #endif
2896         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2897 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2898                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2899                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2900                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2901                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2902                 } else {
2903                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2904                 }
2905 #else
2906                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2907 #endif
2908         }
2909         return objp;
2910 }
2911
2912 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2913 {
2914         kmem_bufctl_t i;
2915         int entries = 0;
2916
2917         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2918         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2919                 entries++;
2920                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2921                         goto bad;
2922         }
2923         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2924 bad:
2925                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2926                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2927                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2928                 for (i = 0;
2929                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2930                      i++) {
2931                         if (i % 16 == 0)
2932                                 printk("\n%03x:", i);
2933                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2934                 }
2935                 printk("\n");
2936                 BUG();
2937         }
2938 }
2939 #else
2940 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2941 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2942 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2943 #endif
2944
2945 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2946 {
2947         int batchcount;
2948         struct kmem_list3 *l3;
2949         struct array_cache *ac;
2950         int node;
2951
2952         node = numa_node_id();
2953
2954         check_irq_off();
2955         ac = cpu_cache_get(cachep);
2956 retry:
2957         batchcount = ac->batchcount;
2958         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2959                 /*
2960                  * If there was little recent activity on this cache, then
2961                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2962                  * refill bouncing.
2963                  */
2964                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2965         }
2966         l3 = cachep->nodelists[node];
2967
2968         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2969         spin_lock(&l3->list_lock);
2970
2971         /* See if we can refill from the shared array */
2972         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2973                 goto alloc_done;
2974
2975         while (batchcount > 0) {
2976                 struct list_head *entry;
2977                 struct slab *slabp;
2978                 /* Get slab alloc is to come from. */
2979                 entry = l3->slabs_partial.next;
2980                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2981                         l3->free_touched = 1;
2982                         entry = l3->slabs_free.next;
2983                         if (entry == &l3->slabs_free)
2984                                 goto must_grow;
2985                 }
2986
2987                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2988                 check_slabp(cachep, slabp);
2989                 check_spinlock_acquired(cachep);
2990                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2991                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2992                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2993                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2994
2995                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2996                                                             node);
2997                 }
2998                 check_slabp(cachep, slabp);
2999
3000                 /* move slabp to correct slabp list: */
3001                 list_del(&slabp->list);
3002                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3003                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3004                 else
3005                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3006         }
3007
3008 must_grow:
3009         l3->free_objects -= ac->avail;
3010 alloc_done:
3011         spin_unlock(&l3->list_lock);
3012
3013         if (unlikely(!ac->avail)) {
3014                 int x;
3015                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3016
3017                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3018                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3019                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3020                         return NULL;
3021
3022                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3023                         goto retry;
3024         }
3025         ac->touched = 1;
3026         return ac->entry[--ac->avail];
3027 }
3028
3029 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3030                                                 gfp_t flags)
3031 {
3032         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3033 #if DEBUG
3034         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3035 #endif
3036 }
3037
3038 #if DEBUG
3039 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3040                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3041 {
3042         if (!objp)
3043                 return objp;
3044         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3045 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3046                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3047                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3048                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3049                 else
3050                         check_poison_obj(cachep, objp);
3051 #else
3052                 check_poison_obj(cachep, objp);
3053 #endif
3054                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3055         }
3056         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3057                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3058
3059         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3060                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3061                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3062                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3063                                                 " object was overwritten");
3064                         printk(KERN_ERR
3065                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
3066                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3067                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3068                 }
3069                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3070                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3071         }
3072 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3073         {
3074                 struct slab *slabp;
3075                 unsigned objnr;
3076
3077                 slabp = page_get_slab(virt_to_page(objp));
3078                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3079                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3080         }
3081 #endif
3082         objp += obj_offset(cachep);
3083         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
3084                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
3085
3086                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
3087                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
3088
3089                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
3090         }
3091 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3092         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3093                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3094                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3095         }
3096 #endif
3097         return objp;
3098 }
3099 #else
3100 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3101 #endif
3102
3103 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3104
3105 static struct failslab_attr {
3106
3107         struct fault_attr attr;
3108
3109         u32 ignore_gfp_wait;
3110 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3111         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3112 #endif
3113
3114 } failslab = {
3115         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3116         .ignore_gfp_wait = 1,
3117 };
3118
3119 static int __init setup_failslab(char *str)
3120 {
3121         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3122 }
3123 __setup("failslab=", setup_failslab);
3124
3125 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3126 {
3127         if (cachep == &cache_cache)
3128                 return 0;
3129         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3130                 return 0;
3131         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3132                 return 0;
3133
3134         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3135 }
3136
3137 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3138
3139 static int __init failslab_debugfs(void)
3140 {
3141         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3142         struct dentry *dir;
3143         int err;
3144
3145         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3146         if (err)
3147                 return err;
3148         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3149
3150         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3151                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3152                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3153
3154         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3155                 err = -ENOMEM;
3156                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3157                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3158         }
3159
3160         return err;
3161 }
3162
3163 late_initcall(failslab_debugfs);
3164
3165 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3166
3167 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3168
3169 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3170 {
3171         return 0;
3172 }
3173
3174 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3175
3176 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3177 {
3178         void *objp;
3179         struct array_cache *ac;
3180
3181         check_irq_off();
3182
3183         if (should_failslab(cachep, flags))
3184                 return NULL;
3185
3186         ac = cpu_cache_get(cachep);
3187         if (likely(ac->avail)) {
3188                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3189                 ac->touched = 1;
3190                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3191         } else {
3192                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3193                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3194         }
3195         return objp;
3196 }
3197
3198 #ifdef CONFIG_NUMA
3199 /*
3200  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3201  *
3202  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3203  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3204  */
3205 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3206 {
3207         int nid_alloc, nid_here;
3208
3209         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3210                 return NULL;
3211         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3212         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3213                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3214         else if (current->mempolicy)
3215                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3216         if (nid_alloc != nid_here)
3217                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3218         return NULL;
3219 }
3220
3221 /*
3222  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3223  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3224  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3225  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3226  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3227  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3228  */
3229 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3230 {
3231         struct zonelist *zonelist;
3232         gfp_t local_flags;
3233         struct zone **z;
3234         void *obj = NULL;
3235         int nid;
3236
3237         if (flags & __GFP_THISNODE)
3238                 return NULL;
3239
3240         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3241                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3242         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3243
3244 retry:
3245         /*
3246          * Look through allowed nodes for objects available
3247          * from existing per node queues.
3248          */
3249         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3250                 nid = zone_to_nid(*z);
3251
3252                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3253                         cache->nodelists[nid] &&
3254                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3255                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3256                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3257         }
3258
3259         if (!obj && !(flags & __GFP_NO_GROW)) {
3260                 /*
3261                  * This allocation will be performed within the constraints
3262                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3263                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3264                  * set and go into memory reserves if necessary.
3265                  */
3266                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3267                         local_irq_enable();
3268                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3269                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3270                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3271                         local_irq_disable();
3272                 if (obj) {
3273                         /*
3274                          * Insert into the appropriate per node queues
3275                          */
3276                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3277                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3278                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3279                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3280                                 if (!obj)
3281                                         /*
3282                                          * Another processor may allocate the
3283                                          * objects in the slab since we are
3284                                          * not holding any locks.
3285                                          */
3286                                         goto retry;
3287                         } else {
3288                                 /* cache_grow already freed obj */
3289                                 obj = NULL;
3290                         }
3291                 }
3292         }
3293         return obj;
3294 }
3295
3296 /*
3297  * A interface to enable slab creation on nodeid
3298  */
3299 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3300                                 int nodeid)
3301 {
3302         struct list_head *entry;
3303         struct slab *slabp;
3304         struct kmem_list3 *l3;
3305         void *obj;
3306         int x;
3307
3308         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3309         BUG_ON(!l3);
3310
3311 retry:
3312         check_irq_off();
3313         spin_lock(&l3->list_lock);
3314         entry = l3->slabs_partial.next;
3315         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3316                 l3->free_touched = 1;
3317                 entry = l3->slabs_free.next;
3318                 if (entry == &l3->slabs_free)
3319                         goto must_grow;
3320         }
3321
3322         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3323         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3324         check_slabp(cachep, slabp);
3325
3326         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3327         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3328         STATS_SET_HIGH(cachep);
3329
3330         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3331
3332         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3333         check_slabp(cachep, slabp);
3334         l3->free_objects--;
3335         /* move slabp to correct slabp list: */
3336         list_del(&slabp->list);
3337
3338         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3339                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3340         else
3341                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3342
3343         spin_unlock(&l3->list_lock);
3344         goto done;
3345
3346 must_grow:
3347         spin_unlock(&l3->list_lock);
3348         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3349         if (x)
3350                 goto retry;
3351
3352         return fallback_alloc(cachep, flags);
3353
3354 done:
3355         return obj;
3356 }
3357
3358 /**
3359  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3360  * @cachep: The cache to allocate from.
3361  * @flags: See kmalloc().
3362  * @nodeid: node number of the target node.
3363  * @caller: return address of caller, used for debug information
3364  *
3365  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3366  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3367  *
3368  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3369  */
3370 static __always_inline void *
3371 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3372                    void *caller)
3373 {
3374         unsigned long save_flags;
3375         void *ptr;
3376
3377         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3378         local_irq_save(save_flags);
3379
3380         if (unlikely(nodeid == -1))
3381                 nodeid = numa_node_id();
3382
3383         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3384                 /* Node not bootstrapped yet */
3385                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3386                 goto out;
3387         }
3388
3389         if (nodeid == numa_node_id()) {
3390                 /*
3391                  * Use the locally cached objects if possible.
3392                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3393                  * to other nodes. It may fail while we still have
3394                  * objects on other nodes available.
3395                  */
3396                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3397                 if (ptr)
3398                         goto out;
3399         }
3400         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3401         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3402   out:
3403         local_irq_restore(save_flags);
3404         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3405
3406         return ptr;
3407 }
3408
3409 static __always_inline void *
3410 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3411 {
3412         void *objp;
3413
3414         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3415                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3416                 if (objp)
3417                         goto out;
3418         }
3419         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3420
3421         /*
3422          * We may just have run out of memory on the local node.
3423          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3424          */
3425         if (!objp)
3426                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3427
3428   out:
3429         return objp;
3430 }
3431 #else
3432
3433 static __always_inline void *
3434 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3435 {
3436         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3437 }
3438
3439 #endif /* CONFIG_NUMA */
3440
3441 static __always_inline void *
3442 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3443 {
3444         unsigned long save_flags;
3445         void *objp;
3446
3447         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3448         local_irq_save(save_flags);
3449         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3450         local_irq_restore(save_flags);
3451         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3452         prefetchw(objp);
3453
3454         return objp;
3455 }
3456
3457 /*
3458  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3459  */
3460 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3461                        int node)
3462 {
3463         int i;
3464         struct kmem_list3 *l3;
3465
3466         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3467                 void *objp = objpp[i];
3468                 struct slab *slabp;
3469
3470                 slabp = virt_to_slab(objp);
3471                 l3 = cachep->nodelists[node];
3472                 list_del(&slabp->list);
3473                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3474                 check_slabp(cachep, slabp);
3475                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3476                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3477                 l3->free_objects++;
3478                 check_slabp(cachep, slabp);
3479
3480                 /* fixup slab chains */
3481                 if (slabp->inuse == 0) {
3482                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3483                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3484                                 /* No need to drop any previously held
3485                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3486                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3487                                  * a different cache, refer to comments before
3488                                  * alloc_slabmgmt.
3489                                  */
3490                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3491                         } else {
3492                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3493                         }
3494                 } else {
3495                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3496                          * partial list on free - maximum time for the
3497                          * other objects to be freed, too.
3498                          */
3499                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3500                 }
3501         }
3502 }
3503
3504 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3505 {
3506         int batchcount;
3507         struct kmem_list3 *l3;
3508         int node = numa_node_id();
3509
3510         batchcount = ac->batchcount;
3511 #if DEBUG
3512         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3513 #endif
3514         check_irq_off();
3515         l3 = cachep->nodelists[node];
3516         spin_lock(&l3->list_lock);
3517         if (l3->shared) {
3518                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3519                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3520                 if (max) {
3521                         if (batchcount > max)
3522                                 batchcount = max;
3523                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3524                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3525                         shared_array->avail += batchcount;
3526                         goto free_done;
3527                 }
3528         }
3529
3530         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3531 free_done:
3532 #if STATS
3533         {
3534                 int i = 0;
3535                 struct list_head *p;
3536
3537                 p = l3->slabs_free.next;
3538                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3539                         struct slab *slabp;
3540
3541                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3542                         BUG_ON(slabp->inuse);
3543
3544                         i++;
3545                         p = p->next;
3546                 }
3547                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3548         }
3549 #endif
3550         spin_unlock(&l3->list_lock);
3551         ac->avail -= batchcount;
3552         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3553 }
3554
3555 /*
3556  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3557  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3558  */
3559 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3560 {
3561         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3562
3563         check_irq_off();
3564         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3565
3566         if (cache_free_alien(cachep, objp))
3567                 return;
3568
3569         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3570                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3571                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3572                 return;
3573         } else {
3574                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3575                 cache_flusharray(cachep, ac);
3576                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3577         }
3578 }
3579
3580 /**
3581  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3582  * @cachep: The cache to allocate from.
3583  * @flags: See kmalloc().
3584  *
3585  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3586  * if the cache has no available objects.
3587  */
3588 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3589 {
3590         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3591 }
3592 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3593
3594 /**
3595  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3596  * @cache: The cache to allocate from.
3597  * @flags: See kmalloc().
3598  *
3599  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3600  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3601  */
3602 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3603 {
3604         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3605         if (ret)
3606                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3607         return ret;
3608 }
3609 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3610
3611 /**
3612  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3613  *      be a slab entry.
3614  * @cachep: the cache we're checking against
3615  * @ptr: pointer to validate
3616  *
3617  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3618  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3619  * part of the slab cache in question, but it at least
3620  * validates that the pointer can be dereferenced and
3621  * looks half-way sane.
3622  *
3623  * Currently only used for dentry validation.
3624  */
3625 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3626 {
3627         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3628         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3629         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3630         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3631         struct page *page;
3632
3633         if (unlikely(addr < min_addr))
3634                 goto out;
3635         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3636                 goto out;
3637         if (unlikely(addr & align_mask))
3638                 goto out;
3639         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3640                 goto out;
3641         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3642                 goto out;
3643         page = virt_to_page(ptr);
3644         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3645                 goto out;
3646         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3647                 goto out;
3648         return 1;
3649 out:
3650         return 0;
3651 }
3652
3653 #ifdef CONFIG_NUMA
3654 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3655 {
3656         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3657                         __builtin_return_address(0));
3658 }
3659 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3660
3661 static __always_inline void *
3662 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3663 {
3664         struct kmem_cache *cachep;
3665
3666         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3667         if (unlikely(cachep == NULL))
3668                 return NULL;
3669         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3670 }
3671
3672 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3673 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3674 {
3675         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3676                         __builtin_return_address(0));
3677 }
3678 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3679
3680 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3681                 int node, void *caller)
3682 {
3683         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3684 }
3685 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3686 #else
3687 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3688 {
3689         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3690 }
3691 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3692 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3693 #endif /* CONFIG_NUMA */
3694
3695 /**
3696  * __do_kmalloc - allocate memory
3697  * @size: how many bytes of memory are required.
3698  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3699  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3700  */
3701 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3702                                           void *caller)
3703 {
3704         struct kmem_cache *cachep;
3705
3706         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3707          * __ with kmem_.
3708          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3709          * functions.
3710          */
3711         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3712         if (unlikely(cachep == NULL))
3713                 return NULL;
3714         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3715 }
3716
3717
3718 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3719 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3720 {
3721         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3722 }
3723 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3724
3725 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3726 {
3727         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3728 }
3729 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3730
3731 #else
3732 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3733 {
3734         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3735 }
3736 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3737 #endif
3738
3739 /**
3740  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3741  * @cachep: The cache the allocation was from.
3742  * @objp: The previously allocated object.
3743  *
3744  * Free an object which was previously allocated from this
3745  * cache.
3746  */
3747 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3748 {
3749         unsigned long flags;
3750
3751         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3752
3753         local_irq_save(flags);
3754         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3755         __cache_free(cachep, objp);
3756         local_irq_restore(flags);
3757 }
3758 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3759
3760 /**
3761  * kfree - free previously allocated memory
3762  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3763  *
3764  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3765  *
3766  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3767  * or you will run into trouble.
3768  */
3769 void kfree(const void *objp)
3770 {
3771         struct kmem_cache *c;
3772         unsigned long flags;
3773
3774         if (unlikely(!objp))
3775                 return;
3776         local_irq_save(flags);
3777         kfree_debugcheck(objp);
3778         c = virt_to_cache(objp);
3779         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3780         __cache_free(c, (void *)objp);
3781         local_irq_restore(flags);
3782 }
3783 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3784
3785 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3786 {
3787         return obj_size(cachep);
3788 }
3789 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3790
3791 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3792 {
3793         return cachep->name;
3794 }
3795 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3796
3797 /*
3798  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3799  */
3800 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3801 {
3802         int node;
3803         struct kmem_list3 *l3;
3804         struct array_cache *new_shared;
3805         struct array_cache **new_alien = NULL;
3806
3807         for_each_online_node(node) {
3808
3809                 if (use_alien_caches) {
3810                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3811                         if (!new_alien)
3812                                 goto fail;
3813                 }
3814
3815                 new_shared = alloc_arraycache(node,
3816                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3817                                         0xbaadf00d);
3818                 if (!new_shared) {
3819                         free_alien_cache(new_alien);
3820                         goto fail;
3821                 }
3822
3823                 l3 = cachep->nodelists[node];
3824                 if (l3) {
3825                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3826
3827                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3828
3829                         if (shared)
3830                                 free_block(cachep, shared->entry,
3831                                                 shared->avail, node);
3832
3833                         l3->shared = new_shared;
3834                         if (!l3->alien) {
3835                                 l3->alien = new_alien;
3836                                 new_alien = NULL;
3837                         }
3838                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3839                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3840                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3841                         kfree(shared);
3842                         free_alien_cache(new_alien);
3843                         continue;
3844                 }
3845                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3846                 if (!l3) {
3847                         free_alien_cache(new_alien);
3848                         kfree(new_shared);
3849                         goto fail;
3850                 }
3851
3852                 kmem_list3_init(l3);
3853                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3854                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3855                 l3->shared = new_shared;
3856                 l3->alien = new_alien;
3857                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3858                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3859                 cachep->nodelists[node] = l3;
3860         }
3861         return 0;
3862
3863 fail:
3864         if (!cachep->next.next) {
3865                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3866                 node--;
3867                 while (node >= 0) {
3868                         if (cachep->nodelists[node]) {
3869                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3870
3871                                 kfree(l3->shared);
3872                                 free_alien_cache(l3->alien);
3873                                 kfree(l3);
3874                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3875                         }
3876                         node--;
3877                 }
3878         }
3879         return -ENOMEM;
3880 }
3881
3882 struct ccupdate_struct {
3883         struct kmem_cache *cachep;
3884         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3885 };
3886
3887 static void do_ccupdate_local(void *info)
3888 {
3889         struct ccupdate_struct *new = info;
3890         struct array_cache *old;
3891
3892         check_irq_off();
3893         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3894
3895         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3896         new->new[smp_processor_id()] = old;
3897 }
3898
3899 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3900 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3901                                 int batchcount, int shared)
3902 {
3903         struct ccupdate_struct *new;
3904         int i;
3905
3906         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3907         if (!new)
3908                 return -ENOMEM;
3909
3910         for_each_online_cpu(i) {
3911                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3912                                                 batchcount);
3913                 if (!new->new[i]) {
3914                         for (i--; i >= 0; i--)
3915                                 kfree(new->new[i]);
3916                         kfree(new);
3917                         return -ENOMEM;
3918                 }
3919         }
3920         new->cachep = cachep;
3921
3922         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3923
3924         check_irq_on();
3925         cachep->batchcount = batchcount;
3926         cachep->limit = limit;
3927         cachep->shared = shared;
3928
3929         for_each_online_cpu(i) {
3930                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3931                 if (!ccold)
3932                         continue;
3933                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3934                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3935                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3936                 kfree(ccold);
3937         }
3938         kfree(new);
3939         return alloc_kmemlist(cachep);
3940 }
3941
3942 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3943 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3944 {
3945         int err;
3946         int limit, shared;
3947
3948         /*
3949          * The head array serves three purposes:
3950          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3951          * - reduce the number of spinlock operations.
3952          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3953          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3954          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3955          * Bonwick.
3956          */
3957         if (cachep->buffer_size > 131072)
3958                 limit = 1;
3959         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3960                 limit = 8;
3961         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3962                 limit = 24;
3963         else if (cachep->buffer_size > 256)
3964                 limit = 54;
3965         else
3966                 limit = 120;
3967
3968         /*
3969          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3970          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3971          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3972          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3973          * replaces Bonwick's magazine layer.
3974          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3975          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3976          */
3977         shared = 0;
3978 #ifdef CONFIG_SMP
3979         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE)
3980                 shared = 8;
3981 #endif
3982
3983 #if DEBUG
3984         /*
3985          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3986          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3987          */
3988         if (limit > 32)
3989                 limit = 32;
3990 #endif
3991         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
3992         if (err)
3993                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3994                        cachep->name, -err);
3995         return err;
3996 }
3997
3998 /*
3999  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4000  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4001  * if drain_array() is used on the shared array.
4002  */
4003 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4004                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4005 {
4006         int tofree;
4007
4008         if (!ac || !ac->avail)
4009                 return;
4010         if (ac->touched && !force) {
4011                 ac->touched = 0;
4012         } else {
4013                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4014                 if (ac->avail) {
4015                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4016                         if (tofree > ac->avail)
4017                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4018                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4019                         ac->avail -= tofree;
4020                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4021                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4022                 }
4023                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4024         }
4025 }
4026
4027 /**
4028  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4029  * @unused: unused parameter
4030  *
4031  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4032  * Purpose:
4033  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4034  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4035  *
4036  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4037  * again on the next iteration.
4038  */
4039 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4040 {
4041         struct kmem_cache *searchp;
4042         struct kmem_list3 *l3;
4043         int node = numa_node_id();
4044         struct delayed_work *work =
4045                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4046
4047         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4048                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4049                 goto out;
4050
4051         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4052                 check_irq_on();
4053
4054                 /*
4055                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4056                  * have established with reasonable certainty that
4057                  * we can do some work if the lock was obtained.
4058                  */
4059                 l3 = searchp->nodelists[node];
4060
4061                 reap_alien(searchp, l3);
4062
4063                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4064
4065                 /*
4066                  * These are racy checks but it does not matter
4067                  * if we skip one check or scan twice.
4068                  */
4069                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4070                         goto next;
4071
4072                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4073
4074                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4075
4076                 if (l3->free_touched)
4077                         l3->free_touched = 0;
4078                 else {
4079                         int freed;
4080
4081                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4082                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4083                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4084                 }
4085 next:
4086                 cond_resched();
4087         }
4088         check_irq_on();
4089         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4090         next_reap_node();
4091         refresh_cpu_vm_stats(smp_processor_id());
4092 out:
4093         /* Set up the next iteration */
4094         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4095 }
4096
4097 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4098
4099 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4100 {
4101         /*
4102          * Output format version, so at least we can change it
4103          * without _too_ many complaints.
4104          */
4105 #if STATS
4106         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4107 #else
4108         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4109 #endif
4110         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4111                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4112         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4113         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4114 #if STATS
4115         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4116                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4117         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4118 #endif
4119         seq_putc(m, '\n');
4120 }
4121
4122 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4123 {
4124         loff_t n = *pos;
4125         struct list_head *p;
4126
4127         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4128         if (!n)
4129                 print_slabinfo_header(m);
4130         p = cache_chain.next;
4131         while (n--) {
4132                 p = p->next;
4133                 if (p == &cache_chain)
4134                         return NULL;
4135         }
4136         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4137 }
4138
4139 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4140 {
4141         struct kmem_cache *cachep = p;
4142         ++*pos;
4143         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4144                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4145 }
4146
4147 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4148 {
4149         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4150 }
4151
4152 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4153 {
4154         struct kmem_cache *cachep = p;
4155         struct slab *slabp;
4156         unsigned long active_objs;
4157         unsigned long num_objs;
4158         unsigned long active_slabs = 0;
4159         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4160         const char *name;
4161         char *error = NULL;
4162         int node;
4163         struct kmem_list3 *l3;
4164
4165         active_objs = 0;
4166         num_slabs = 0;
4167         for_each_online_node(node) {
4168                 l3 = cachep->nodelists[node];
4169                 if (!l3)
4170                         continue;
4171
4172                 check_irq_on();
4173                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4174
4175                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4176                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4177                                 error = "slabs_full accounting error";
4178                         active_objs += cachep->num;
4179                         active_slabs++;
4180                 }
4181                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4182                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4183                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4184                         if (!slabp->inuse && !error)
4185                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4186                         active_objs += slabp->inuse;
4187                         active_slabs++;
4188                 }
4189                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4190                         if (slabp->inuse && !error)
4191                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4192                         num_slabs++;
4193                 }
4194                 free_objects += l3->free_objects;
4195                 if (l3->shared)
4196                         shared_avail += l3->shared->avail;
4197
4198                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4199         }
4200         num_slabs += active_slabs;
4201         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4202         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4203                 error = "free_objects accounting error";
4204
4205         name = cachep->name;
4206         if (error)
4207                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4208
4209         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4210                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4211                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4212         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4213                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4214         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4215                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4216 #if STATS
4217         {                       /* list3 stats */
4218                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4219                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4220                 unsigned long grown = cachep->grown;
4221                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4222                 unsigned long errors = cachep->errors;
4223                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4224                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4225                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4226                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4227
4228                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4229                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4230                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4231                                 node_frees, overflows);
4232         }
4233         /* cpu stats */
4234         {
4235                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4236                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4237                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4238                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4239
4240                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4241                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4242         }
4243 #endif
4244         seq_putc(m, '\n');
4245         return 0;
4246 }
4247
4248 /*
4249  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4250  *
4251  * Output layout:
4252  * cache-name
4253  * num-active-objs
4254  * total-objs
4255  * object size
4256  * num-active-slabs
4257  * total-slabs
4258  * num-pages-per-slab
4259  * + further values on SMP and with statistics enabled
4260  */
4261
4262 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4263         .start = s_start,
4264         .next = s_next,
4265         .stop = s_stop,
4266         .show = s_show,
4267 };
4268
4269 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4270 /**
4271  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4272  * @file: unused
4273  * @buffer: user buffer
4274  * @count: data length
4275  * @ppos: unused
4276  */
4277 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4278                        size_t count, loff_t *ppos)
4279 {
4280         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4281         int limit, batchcount, shared, res;
4282         struct kmem_cache *cachep;
4283
4284         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4285                 return -EINVAL;
4286         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4287                 return -EFAULT;
4288         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4289
4290         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4291         if (!tmp)
4292                 return -EINVAL;
4293         *tmp = '\0';
4294         tmp++;
4295         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4296                 return -EINVAL;
4297
4298         /* Find the cache in the chain of caches. */
4299         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4300         res = -EINVAL;
4301         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4302                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4303                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4304                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4305                                 res = 0;
4306                         } else {
4307                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4308                                                        batchcount, shared);
4309                         }
4310                         break;
4311                 }
4312         }
4313         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4314         if (res >= 0)
4315                 res = count;
4316         return res;
4317 }
4318
4319 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4320
4321 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4322 {
4323         loff_t n = *pos;
4324         struct list_head *p;
4325
4326         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4327         p = cache_chain.next;
4328         while (n--) {
4329                 p = p->next;
4330                 if (p == &cache_chain)
4331                         return NULL;
4332         }
4333         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4334 }
4335
4336 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4337 {
4338         unsigned long *p;
4339         int l;
4340         if (!v)
4341                 return 1;
4342         l = n[1];
4343         p = n + 2;
4344         while (l) {
4345                 int i = l/2;
4346                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4347                 if (*q == v) {
4348                         q[1]++;
4349                         return 1;
4350                 }
4351                 if (*q > v) {
4352                         l = i;
4353                 } else {
4354                         p = q + 2;
4355                         l -= i + 1;
4356                 }
4357         }
4358         if (++n[1] == n[0])
4359                 return 0;
4360         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4361         p[0] = v;
4362         p[1] = 1;
4363         return 1;
4364 }
4365
4366 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4367 {
4368         void *p;
4369         int i;
4370         if (n[0] == n[1])
4371                 return;
4372         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4373                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4374                         continue;
4375                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4376                         return;
4377         }
4378 }
4379
4380 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4381 {
4382 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4383         char *modname;
4384         const char *name;
4385         unsigned long offset, size;
4386         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4387
4388         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4389
4390         if (name) {
4391                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4392                 if (modname)
4393                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4394                 return;
4395         }
4396 #endif
4397         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4398 }
4399
4400 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4401 {
4402         struct kmem_cache *cachep = p;
4403         struct slab *slabp;
4404         struct kmem_list3 *l3;
4405         const char *name;
4406         unsigned long *n = m->private;
4407         int node;
4408         int i;
4409
4410         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4411                 return 0;
4412         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4413                 return 0;
4414
4415         /* OK, we can do it */
4416
4417         n[1] = 0;
4418
4419         for_each_online_node(node) {
4420                 l3 = cachep->nodelists[node];
4421                 if (!l3)
4422                         continue;
4423
4424                 check_irq_on();
4425                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4426
4427                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4428                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4429                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4430                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4431                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4432         }
4433         name = cachep->name;
4434         if (n[0] == n[1]) {
4435                 /* Increase the buffer size */
4436                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4437                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4438                 if (!m->private) {
4439                         /* Too bad, we are really out */
4440                         m->private = n;
4441                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4442                         return -ENOMEM;
4443                 }
4444                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4445                 kfree(n);
4446                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4447                 /* Now make sure this entry will be retried */
4448                 m->count = m->size;
4449                 return 0;
4450         }
4451         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4452                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4453                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4454                 seq_putc(m, '\n');
4455         }
4456
4457         return 0;
4458 }
4459
4460 const struct seq_operations slabstats_op = {
4461         .start = leaks_start,
4462         .next = s_next,
4463         .stop = s_stop,
4464         .show = leaks_show,
4465 };
4466 #endif
4467 #endif
4468
4469 /**
4470  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4471  * @objp: Pointer to the object
4472  *
4473  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4474  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4475  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4476  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4477  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4478  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4479  * must not be freed during the duration of the call.
4480  */
4481 unsigned int ksize(const void *objp)
4482 {
4483         if (unlikely(objp == NULL))
4484                 return 0;
4485
4486         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4487 }