slab,slub: don't enable interrupts during early boot
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/kmemtrace.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117
118 #include        <asm/cacheflush.h>
119 #include        <asm/tlbflush.h>
120 #include        <asm/page.h>
121
122 /*
123  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
124  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
125  *
126  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
127  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
128  *
129  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
130  */
131
132 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
133 #define DEBUG           1
134 #define STATS           1
135 #define FORCED_DEBUG    1
136 #else
137 #define DEBUG           0
138 #define STATS           0
139 #define FORCED_DEBUG    0
140 #endif
141
142 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
143 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
144 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
145
146 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
147 /*
148  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
149  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
150  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
151  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
152  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
153  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
154  * Note that increasing this value may disable some debug features.
155  */
156 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
157 #endif
158
159 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
160 /*
161  * Enforce a minimum alignment for all caches.
162  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
163  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
164  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
165  * some debug features.
166  */
167 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
168 #endif
169
170 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
171 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
172 #endif
173
174 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
175 #if DEBUG
176 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
177                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
178                          SLAB_CACHE_DMA | \
179                          SLAB_STORE_USER | \
180                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
181                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
182                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE)
183 #else
184 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
185                          SLAB_CACHE_DMA | \
186                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
187                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
188                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE)
189 #endif
190
191 /*
192  * kmem_bufctl_t:
193  *
194  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
195  * linked offsets.
196  *
197  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
198  * slab an object belongs to.
199  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
200  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
201  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
202  * that does not use off-slab slabs.
203  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
204  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
205  * to have too many per slab.
206  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
207  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
208  */
209
210 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
211 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
212 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
213 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
214 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
215
216 /*
217  * struct slab
218  *
219  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
220  * for a slab, or allocated from an general cache.
221  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
222  */
223 struct slab {
224         struct list_head list;
225         unsigned long colouroff;
226         void *s_mem;            /* including colour offset */
227         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
228         kmem_bufctl_t free;
229         unsigned short nodeid;
230 };
231
232 /*
233  * struct slab_rcu
234  *
235  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
236  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
237  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
238  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
239  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
240  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
241  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
242  *
243  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
244  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
245  *
246  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
247  */
248 struct slab_rcu {
249         struct rcu_head head;
250         struct kmem_cache *cachep;
251         void *addr;
252 };
253
254 /*
255  * struct array_cache
256  *
257  * Purpose:
258  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
259  * - reduce the number of linked list operations
260  * - reduce spinlock operations
261  *
262  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
263  * footprint.
264  *
265  */
266 struct array_cache {
267         unsigned int avail;
268         unsigned int limit;
269         unsigned int batchcount;
270         unsigned int touched;
271         spinlock_t lock;
272         void *entry[];  /*
273                          * Must have this definition in here for the proper
274                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
275                          * the entries.
276                          */
277 };
278
279 /*
280  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
281  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
282  */
283 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
284 struct arraycache_init {
285         struct array_cache cache;
286         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
287 };
288
289 /*
290  * The slab lists for all objects.
291  */
292 struct kmem_list3 {
293         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
294         struct list_head slabs_full;
295         struct list_head slabs_free;
296         unsigned long free_objects;
297         unsigned int free_limit;
298         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
299         spinlock_t list_lock;
300         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
301         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
302         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
303         int free_touched;               /* updated without locking */
304 };
305
306 /*
307  * The slab allocator is initialized with interrupts disabled. Therefore, make
308  * sure early boot allocations don't accidentally enable interrupts.
309  */
310 static gfp_t slab_gfp_mask __read_mostly = SLAB_GFP_BOOT_MASK;
311
312 /*
313  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
314  */
315 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
316 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
317 #define CACHE_CACHE 0
318 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
319 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
320
321 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
322                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
323 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
324                         int node);
325 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
326 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
327
328 /*
329  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
330  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
331  */
332 static __always_inline int index_of(const size_t size)
333 {
334         extern void __bad_size(void);
335
336         if (__builtin_constant_p(size)) {
337                 int i = 0;
338
339 #define CACHE(x) \
340         if (size <=x) \
341                 return i; \
342         else \
343                 i++;
344 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
345 #undef CACHE
346                 __bad_size();
347         } else
348                 __bad_size();
349         return 0;
350 }
351
352 static int slab_early_init = 1;
353
354 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
355 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
356
357 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
358 {
359         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
360         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
361         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
362         parent->shared = NULL;
363         parent->alien = NULL;
364         parent->colour_next = 0;
365         spin_lock_init(&parent->list_lock);
366         parent->free_objects = 0;
367         parent->free_touched = 0;
368 }
369
370 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
371         do {                                                            \
372                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
373                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
374         } while (0)
375
376 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
377         do {                                                            \
378         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
379         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
380         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
381         } while (0)
382
383 /*
384  * struct kmem_cache
385  *
386  * manages a cache.
387  */
388
389 struct kmem_cache {
390 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
391         struct array_cache *array[NR_CPUS];
392 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
393         unsigned int batchcount;
394         unsigned int limit;
395         unsigned int shared;
396
397         unsigned int buffer_size;
398         u32 reciprocal_buffer_size;
399 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
400
401         unsigned int flags;             /* constant flags */
402         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
403
404 /* 4) cache_grow/shrink */
405         /* order of pgs per slab (2^n) */
406         unsigned int gfporder;
407
408         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
409         gfp_t gfpflags;
410
411         size_t colour;                  /* cache colouring range */
412         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
413         struct kmem_cache *slabp_cache;
414         unsigned int slab_size;
415         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
416
417         /* constructor func */
418         void (*ctor)(void *obj);
419
420 /* 5) cache creation/removal */
421         const char *name;
422         struct list_head next;
423
424 /* 6) statistics */
425 #if STATS
426         unsigned long num_active;
427         unsigned long num_allocations;
428         unsigned long high_mark;
429         unsigned long grown;
430         unsigned long reaped;
431         unsigned long errors;
432         unsigned long max_freeable;
433         unsigned long node_allocs;
434         unsigned long node_frees;
435         unsigned long node_overflow;
436         atomic_t allochit;
437         atomic_t allocmiss;
438         atomic_t freehit;
439         atomic_t freemiss;
440 #endif
441 #if DEBUG
442         /*
443          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
444          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
445          * object size including these internal fields, the following two
446          * variables contain the offset to the user object and its size.
447          */
448         int obj_offset;
449         int obj_size;
450 #endif
451         /*
452          * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size
453          * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES
454          * (see kmem_cache_init())
455          * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache
456          * is statically defined, so we reserve the max number of nodes.
457          */
458         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
459         /*
460          * Do not add fields after nodelists[]
461          */
462 };
463
464 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
465 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
466
467 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
468 /*
469  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
470  * cpucache drain/refill cycles.
471  *
472  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
473  * which could lock up otherwise freeable slabs.
474  */
475 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
476 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
477
478 #if STATS
479 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
480 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
481 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
482 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
483 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
484 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
485         do {                                                            \
486                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
487                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
488         } while (0)
489 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
490 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
491 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
492 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
493 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
494         do {                                                            \
495                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
496                         (x)->max_freeable = i;                          \
497         } while (0)
498 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
499 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
500 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
501 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
502 #else
503 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
504 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
505 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
506 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
507 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
508 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
509 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
510 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
511 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
512 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
513 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
514 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
515 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
516 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
517 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
518 #endif
519
520 #if DEBUG
521
522 /*
523  * memory layout of objects:
524  * 0            : objp
525  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
526  *              the end of an object is aligned with the end of the real
527  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
528  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
529  *              redzone word.
530  * cachep->obj_offset: The real object.
531  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
532  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
533  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
534  */
535 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
536 {
537         return cachep->obj_offset;
538 }
539
540 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
541 {
542         return cachep->obj_size;
543 }
544
545 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
546 {
547         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
548         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
549                                       sizeof(unsigned long long));
550 }
551
552 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
553 {
554         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
555         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
556                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
557                                               sizeof(unsigned long long) -
558                                               REDZONE_ALIGN);
559         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
560                                        sizeof(unsigned long long));
561 }
562
563 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
564 {
565         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
566         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
567 }
568
569 #else
570
571 #define obj_offset(x)                   0
572 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
573 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
574 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
575 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
576
577 #endif
578
579 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
580 size_t slab_buffer_size(struct kmem_cache *cachep)
581 {
582         return cachep->buffer_size;
583 }
584 EXPORT_SYMBOL(slab_buffer_size);
585 #endif
586
587 /*
588  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
589  */
590 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
591 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
592 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
593
594 /*
595  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
596  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
597  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
598  */
599 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
600 {
601         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
602 }
603
604 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
605 {
606         page = compound_head(page);
607         BUG_ON(!PageSlab(page));
608         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
609 }
610
611 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
612 {
613         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
614 }
615
616 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
617 {
618         BUG_ON(!PageSlab(page));
619         return (struct slab *)page->lru.prev;
620 }
621
622 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
623 {
624         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
625         return page_get_cache(page);
626 }
627
628 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
629 {
630         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
631         return page_get_slab(page);
632 }
633
634 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
635                                  unsigned int idx)
636 {
637         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
638 }
639
640 /*
641  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
642  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
643  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
644  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
645  */
646 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
647                                         const struct slab *slab, void *obj)
648 {
649         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
650         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
651 }
652
653 /*
654  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
655  */
656 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
657 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
658 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
659         CACHE(ULONG_MAX)
660 #undef CACHE
661 };
662 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
663
664 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
665 struct cache_names {
666         char *name;
667         char *name_dma;
668 };
669
670 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
671 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
672 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
673         {NULL,}
674 #undef CACHE
675 };
676
677 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
678     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
679 static struct arraycache_init initarray_generic =
680     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
681
682 /* internal cache of cache description objs */
683 static struct kmem_cache cache_cache = {
684         .batchcount = 1,
685         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
686         .shared = 1,
687         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
688         .name = "kmem_cache",
689 };
690
691 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
692
693 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
694
695 /*
696  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
697  * for other slabs "off slab".
698  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
699  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
700  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
701  *
702  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
703  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
704  * then comes back up during hotplug
705  */
706 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
707 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
708
709 static inline void init_lock_keys(void)
710
711 {
712         int q;
713         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
714
715         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
716                 for_each_node(q) {
717                         struct array_cache **alc;
718                         int r;
719                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
720                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
721                                 continue;
722                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
723                         alc = l3->alien;
724                         /*
725                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
726                          * should go away when common slab code is taught to
727                          * work even without alien caches.
728                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
729                          * for alloc_alien_cache,
730                          */
731                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
732                                 continue;
733                         for_each_node(r) {
734                                 if (alc[r])
735                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
736                                              &on_slab_alc_key);
737                         }
738                 }
739                 s++;
740         }
741 }
742 #else
743 static inline void init_lock_keys(void)
744 {
745 }
746 #endif
747
748 /*
749  * Guard access to the cache-chain.
750  */
751 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
752 static struct list_head cache_chain;
753
754 /*
755  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
756  * until the general caches are up.
757  */
758 static enum {
759         NONE,
760         PARTIAL_AC,
761         PARTIAL_L3,
762         FULL
763 } g_cpucache_up;
764
765 /*
766  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
767  */
768 int slab_is_available(void)
769 {
770         return g_cpucache_up == FULL;
771 }
772
773 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
774
775 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
776 {
777         return cachep->array[smp_processor_id()];
778 }
779
780 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
781                                                         gfp_t gfpflags)
782 {
783         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
784
785 #if DEBUG
786         /* This happens if someone tries to call
787          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
788          * the generic caches are initialized.
789          */
790         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
791 #endif
792         if (!size)
793                 return ZERO_SIZE_PTR;
794
795         while (size > csizep->cs_size)
796                 csizep++;
797
798         /*
799          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
800          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
801          * for large kmalloc calls required.
802          */
803 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
804         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
805                 return csizep->cs_dmacachep;
806 #endif
807         return csizep->cs_cachep;
808 }
809
810 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
811 {
812         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
813 }
814
815 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
816 {
817         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
818 }
819
820 /*
821  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
822  */
823 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
824                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
825                            unsigned int *num)
826 {
827         int nr_objs;
828         size_t mgmt_size;
829         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
830
831         /*
832          * The slab management structure can be either off the slab or
833          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
834          * slab is used for:
835          *
836          * - The struct slab
837          * - One kmem_bufctl_t for each object
838          * - Padding to respect alignment of @align
839          * - @buffer_size bytes for each object
840          *
841          * If the slab management structure is off the slab, then the
842          * alignment will already be calculated into the size. Because
843          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
844          * correct alignment when allocated.
845          */
846         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
847                 mgmt_size = 0;
848                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
849
850                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
851                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
852         } else {
853                 /*
854                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
855                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
856                  * least @align. In the worst case, this result will
857                  * be one greater than the number of objects that fit
858                  * into the memory allocation when taking the padding
859                  * into account.
860                  */
861                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
862                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
863
864                 /*
865                  * This calculated number will be either the right
866                  * amount, or one greater than what we want.
867                  */
868                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
869                        > slab_size)
870                         nr_objs--;
871
872                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
873                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
874
875                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
876         }
877         *num = nr_objs;
878         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
879 }
880
881 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
882
883 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
884                         char *msg)
885 {
886         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
887                function, cachep->name, msg);
888         dump_stack();
889 }
890
891 /*
892  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
893  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
894  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
895  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
896  * line
897   */
898
899 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
900 static int numa_platform __read_mostly = 1;
901 static int __init noaliencache_setup(char *s)
902 {
903         use_alien_caches = 0;
904         return 1;
905 }
906 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
907
908 #ifdef CONFIG_NUMA
909 /*
910  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
911  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
912  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
913  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
914  */
915 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
916
917 static void init_reap_node(int cpu)
918 {
919         int node;
920
921         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
922         if (node == MAX_NUMNODES)
923                 node = first_node(node_online_map);
924
925         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
926 }
927
928 static void next_reap_node(void)
929 {
930         int node = __get_cpu_var(reap_node);
931
932         node = next_node(node, node_online_map);
933         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
934                 node = first_node(node_online_map);
935         __get_cpu_var(reap_node) = node;
936 }
937
938 #else
939 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
940 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
941 #endif
942
943 /*
944  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
945  * via the workqueue/eventd.
946  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
947  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
948  * lock.
949  */
950 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
951 {
952         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
953
954         /*
955          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
956          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
957          * at that time.
958          */
959         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
960                 init_reap_node(cpu);
961                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
962                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
963                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
964         }
965 }
966
967 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
968                                             int batchcount, gfp_t gfp)
969 {
970         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
971         struct array_cache *nc = NULL;
972
973         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
974         /*
975          * The array_cache structures contain pointers to free object.
976          * However, when such objects are allocated or transfered to another
977          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
978          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
979          * not scan such objects.
980          */
981         kmemleak_no_scan(nc);
982         if (nc) {
983                 nc->avail = 0;
984                 nc->limit = entries;
985                 nc->batchcount = batchcount;
986                 nc->touched = 0;
987                 spin_lock_init(&nc->lock);
988         }
989         return nc;
990 }
991
992 /*
993  * Transfer objects in one arraycache to another.
994  * Locking must be handled by the caller.
995  *
996  * Return the number of entries transferred.
997  */
998 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
999                 struct array_cache *from, unsigned int max)
1000 {
1001         /* Figure out how many entries to transfer */
1002         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
1003
1004         if (!nr)
1005                 return 0;
1006
1007         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1008                         sizeof(void *) *nr);
1009
1010         from->avail -= nr;
1011         to->avail += nr;
1012         to->touched = 1;
1013         return nr;
1014 }
1015
1016 #ifndef CONFIG_NUMA
1017
1018 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1019 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1020
1021 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1022 {
1023         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1024 }
1025
1026 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1027 {
1028 }
1029
1030 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1031 {
1032         return 0;
1033 }
1034
1035 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1036                 gfp_t flags)
1037 {
1038         return NULL;
1039 }
1040
1041 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1042                  gfp_t flags, int nodeid)
1043 {
1044         return NULL;
1045 }
1046
1047 #else   /* CONFIG_NUMA */
1048
1049 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1050 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1051
1052 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1053 {
1054         struct array_cache **ac_ptr;
1055         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1056         int i;
1057
1058         if (limit > 1)
1059                 limit = 12;
1060         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
1061         if (ac_ptr) {
1062                 for_each_node(i) {
1063                         if (i == node || !node_online(i)) {
1064                                 ac_ptr[i] = NULL;
1065                                 continue;
1066                         }
1067                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1068                         if (!ac_ptr[i]) {
1069                                 for (i--; i >= 0; i--)
1070                                         kfree(ac_ptr[i]);
1071                                 kfree(ac_ptr);
1072                                 return NULL;
1073                         }
1074                 }
1075         }
1076         return ac_ptr;
1077 }
1078
1079 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1080 {
1081         int i;
1082
1083         if (!ac_ptr)
1084                 return;
1085         for_each_node(i)
1086             kfree(ac_ptr[i]);
1087         kfree(ac_ptr);
1088 }
1089
1090 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1091                                 struct array_cache *ac, int node)
1092 {
1093         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1094
1095         if (ac->avail) {
1096                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1097                 /*
1098                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1099                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1100                  * into the free lists and getting them back later.
1101                  */
1102                 if (rl3->shared)
1103                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1104
1105                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1106                 ac->avail = 0;
1107                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1108         }
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1113  */
1114 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1115 {
1116         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1117
1118         if (l3->alien) {
1119                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1120
1121                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1122                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1123                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1124                 }
1125         }
1126 }
1127
1128 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1129                                 struct array_cache **alien)
1130 {
1131         int i = 0;
1132         struct array_cache *ac;
1133         unsigned long flags;
1134
1135         for_each_online_node(i) {
1136                 ac = alien[i];
1137                 if (ac) {
1138                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1139                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1140                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1141                 }
1142         }
1143 }
1144
1145 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1146 {
1147         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1148         int nodeid = slabp->nodeid;
1149         struct kmem_list3 *l3;
1150         struct array_cache *alien = NULL;
1151         int node;
1152
1153         node = numa_node_id();
1154
1155         /*
1156          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1157          * cache on this cpu.
1158          */
1159         if (likely(slabp->nodeid == node))
1160                 return 0;
1161
1162         l3 = cachep->nodelists[node];
1163         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1164         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1165                 alien = l3->alien[nodeid];
1166                 spin_lock(&alien->lock);
1167                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1168                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1169                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1170                 }
1171                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1172                 spin_unlock(&alien->lock);
1173         } else {
1174                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1175                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1176                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1177         }
1178         return 1;
1179 }
1180 #endif
1181
1182 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1183 {
1184         struct kmem_cache *cachep;
1185         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1186         int node = cpu_to_node(cpu);
1187         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1188
1189         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1190                 struct array_cache *nc;
1191                 struct array_cache *shared;
1192                 struct array_cache **alien;
1193
1194                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1195                 nc = cachep->array[cpu];
1196                 cachep->array[cpu] = NULL;
1197                 l3 = cachep->nodelists[node];
1198
1199                 if (!l3)
1200                         goto free_array_cache;
1201
1202                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1203
1204                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1205                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1206                 if (nc)
1207                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1208
1209                 if (!cpus_empty(*mask)) {
1210                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1211                         goto free_array_cache;
1212                 }
1213
1214                 shared = l3->shared;
1215                 if (shared) {
1216                         free_block(cachep, shared->entry,
1217                                    shared->avail, node);
1218                         l3->shared = NULL;
1219                 }
1220
1221                 alien = l3->alien;
1222                 l3->alien = NULL;
1223
1224                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1225
1226                 kfree(shared);
1227                 if (alien) {
1228                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1229                         free_alien_cache(alien);
1230                 }
1231 free_array_cache:
1232                 kfree(nc);
1233         }
1234         /*
1235          * In the previous loop, all the objects were freed to
1236          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1237          * shrink each nodelist to its limit.
1238          */
1239         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1240                 l3 = cachep->nodelists[node];
1241                 if (!l3)
1242                         continue;
1243                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1244         }
1245 }
1246
1247 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1248 {
1249         struct kmem_cache *cachep;
1250         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1251         int node = cpu_to_node(cpu);
1252         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1253
1254         /*
1255          * We need to do this right in the beginning since
1256          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1257          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1258          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1259          */
1260
1261         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1262                 /*
1263                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1264                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1265                  * node has not already allocated this
1266                  */
1267                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1268                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1269                         if (!l3)
1270                                 goto bad;
1271                         kmem_list3_init(l3);
1272                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1273                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1274
1275                         /*
1276                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1277                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1278                          * protection here.
1279                          */
1280                         cachep->nodelists[node] = l3;
1281                 }
1282
1283                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1284                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1285                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1286                         cachep->batchcount + cachep->num;
1287                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1288         }
1289
1290         /*
1291          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1292          * array caches
1293          */
1294         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1295                 struct array_cache *nc;
1296                 struct array_cache *shared = NULL;
1297                 struct array_cache **alien = NULL;
1298
1299                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1300                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1301                 if (!nc)
1302                         goto bad;
1303                 if (cachep->shared) {
1304                         shared = alloc_arraycache(node,
1305                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1306                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1307                         if (!shared) {
1308                                 kfree(nc);
1309                                 goto bad;
1310                         }
1311                 }
1312                 if (use_alien_caches) {
1313                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1314                         if (!alien) {
1315                                 kfree(shared);
1316                                 kfree(nc);
1317                                 goto bad;
1318                         }
1319                 }
1320                 cachep->array[cpu] = nc;
1321                 l3 = cachep->nodelists[node];
1322                 BUG_ON(!l3);
1323
1324                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1325                 if (!l3->shared) {
1326                         /*
1327                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1328                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1329                          */
1330                         l3->shared = shared;
1331                         shared = NULL;
1332                 }
1333 #ifdef CONFIG_NUMA
1334                 if (!l3->alien) {
1335                         l3->alien = alien;
1336                         alien = NULL;
1337                 }
1338 #endif
1339                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1340                 kfree(shared);
1341                 free_alien_cache(alien);
1342         }
1343         return 0;
1344 bad:
1345         cpuup_canceled(cpu);
1346         return -ENOMEM;
1347 }
1348
1349 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1350                                     unsigned long action, void *hcpu)
1351 {
1352         long cpu = (long)hcpu;
1353         int err = 0;
1354
1355         switch (action) {
1356         case CPU_UP_PREPARE:
1357         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1358                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1359                 err = cpuup_prepare(cpu);
1360                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1361                 break;
1362         case CPU_ONLINE:
1363         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1364                 start_cpu_timer(cpu);
1365                 break;
1366 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1367         case CPU_DOWN_PREPARE:
1368         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1369                 /*
1370                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1371                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1372                  * anything expensive but will only modify reap_work
1373                  * and reschedule the timer.
1374                 */
1375                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1376                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1377                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1378                 break;
1379         case CPU_DOWN_FAILED:
1380         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1381                 start_cpu_timer(cpu);
1382                 break;
1383         case CPU_DEAD:
1384         case CPU_DEAD_FROZEN:
1385                 /*
1386                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1387                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1388                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1389                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1390                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1391                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1392                  */
1393                 /* fall through */
1394 #endif
1395         case CPU_UP_CANCELED:
1396         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1397                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1398                 cpuup_canceled(cpu);
1399                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1400                 break;
1401         }
1402         return err ? NOTIFY_BAD : NOTIFY_OK;
1403 }
1404
1405 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1406         &cpuup_callback, NULL, 0
1407 };
1408
1409 /*
1410  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1411  */
1412 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1413                         int nodeid)
1414 {
1415         struct kmem_list3 *ptr;
1416
1417         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1418         BUG_ON(!ptr);
1419
1420         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1421         /*
1422          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1423          */
1424         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1425
1426         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1427         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1432  * size of kmem_list3.
1433  */
1434 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1435 {
1436         int node;
1437
1438         for_each_online_node(node) {
1439                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1440                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1441                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1442                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1443         }
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1448  * before smp_init().
1449  */
1450 void __init kmem_cache_init(void)
1451 {
1452         size_t left_over;
1453         struct cache_sizes *sizes;
1454         struct cache_names *names;
1455         int i;
1456         int order;
1457         int node;
1458
1459         if (num_possible_nodes() == 1) {
1460                 use_alien_caches = 0;
1461                 numa_platform = 0;
1462         }
1463
1464         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1465                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1466                 if (i < MAX_NUMNODES)
1467                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1468         }
1469         set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);
1470
1471         /*
1472          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1473          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1474          */
1475         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1476                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1477
1478         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1479          * from caches that do not exist yet:
1480          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1481          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1482          *    cache_cache is statically allocated.
1483          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1484          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1485          *    array at the end of the bootstrap.
1486          * 2) Create the first kmalloc cache.
1487          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1488          *    An __init data area is used for the head array.
1489          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1490          *    head arrays.
1491          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1492          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1493          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1494          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1495          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1496          */
1497
1498         node = numa_node_id();
1499
1500         /* 1) create the cache_cache */
1501         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1502         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1503         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1504         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1505         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE + node];
1506
1507         /*
1508          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1509          * can be less than MAX_NUMNODES.
1510          */
1511         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1512                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1513 #if DEBUG
1514         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1515 #endif
1516         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1517                                         cache_line_size());
1518         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1519                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1520
1521         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1522                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1523                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1524                 if (cache_cache.num)
1525                         break;
1526         }
1527         BUG_ON(!cache_cache.num);
1528         cache_cache.gfporder = order;
1529         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1530         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1531                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1532
1533         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1534         sizes = malloc_sizes;
1535         names = cache_names;
1536
1537         /*
1538          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1539          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1540          * bug.
1541          */
1542
1543         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1544                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1545                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1546                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1547                                         NULL);
1548
1549         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1550                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1551                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1552                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1553                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1554                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1555                                 NULL);
1556         }
1557
1558         slab_early_init = 0;
1559
1560         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1561                 /*
1562                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1563                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1564                  * eliminates "false sharing".
1565                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1566                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1567                  */
1568                 if (!sizes->cs_cachep) {
1569                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1570                                         sizes->cs_size,
1571                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1572                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1573                                         NULL);
1574                 }
1575 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1576                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1577                                         names->name_dma,
1578                                         sizes->cs_size,
1579                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1580                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1581                                                 SLAB_PANIC,
1582                                         NULL);
1583 #endif
1584                 sizes++;
1585                 names++;
1586         }
1587         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1588         {
1589                 struct array_cache *ptr;
1590
1591                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1592
1593                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1594                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1595                        sizeof(struct arraycache_init));
1596                 /*
1597                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1598                  */
1599                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1600
1601                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1602
1603                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1604
1605                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1606                        != &initarray_generic.cache);
1607                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1608                        sizeof(struct arraycache_init));
1609                 /*
1610                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1611                  */
1612                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1613
1614                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1615                     ptr;
1616         }
1617         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1618         {
1619                 int nid;
1620
1621                 for_each_online_node(nid) {
1622                         init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1623
1624                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1625                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1626
1627                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1628                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1629                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1630                         }
1631                 }
1632         }
1633
1634         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1635         {
1636                 struct kmem_cache *cachep;
1637                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1638                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1639                         if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1640                                 BUG();
1641                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1642         }
1643
1644         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1645         init_lock_keys();
1646
1647
1648         /* Done! */
1649         g_cpucache_up = FULL;
1650
1651         /*
1652          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1653          * cpu_cache_get for all new cpus
1654          */
1655         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1656
1657         /*
1658          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1659          * of the kernel is not yet operational.
1660          */
1661 }
1662
1663 void __init kmem_cache_init_late(void)
1664 {
1665         /*
1666          * Interrupts are enabled now so all GFP allocations are safe.
1667          */
1668         slab_gfp_mask = __GFP_BITS_MASK;
1669 }
1670
1671 static int __init cpucache_init(void)
1672 {
1673         int cpu;
1674
1675         /*
1676          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1677          */
1678         for_each_online_cpu(cpu)
1679                 start_cpu_timer(cpu);
1680         return 0;
1681 }
1682 __initcall(cpucache_init);
1683
1684 /*
1685  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1686  *
1687  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1688  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1689  * would be relatively rare and ignorable.
1690  */
1691 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1692 {
1693         struct page *page;
1694         int nr_pages;
1695         int i;
1696
1697 #ifndef CONFIG_MMU
1698         /*
1699          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1700          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1701          */
1702         flags |= __GFP_COMP;
1703 #endif
1704
1705         flags |= cachep->gfpflags;
1706         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1707                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1708
1709         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1710         if (!page)
1711                 return NULL;
1712
1713         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1714         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1715                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1716                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1717         else
1718                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1719                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1720         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1721                 __SetPageSlab(page + i);
1722         return page_address(page);
1723 }
1724
1725 /*
1726  * Interface to system's page release.
1727  */
1728 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1729 {
1730         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1731         struct page *page = virt_to_page(addr);
1732         const unsigned long nr_freed = i;
1733
1734         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1735                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1736                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1737         else
1738                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1739                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1740         while (i--) {
1741                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1742                 __ClearPageSlab(page);
1743                 page++;
1744         }
1745         if (current->reclaim_state)
1746                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1747         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1748 }
1749
1750 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1751 {
1752         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1753         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1754
1755         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1756         if (OFF_SLAB(cachep))
1757                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1758 }
1759
1760 #if DEBUG
1761
1762 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1763 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1764                             unsigned long caller)
1765 {
1766         int size = obj_size(cachep);
1767
1768         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1769
1770         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1771                 return;
1772
1773         *addr++ = 0x12345678;
1774         *addr++ = caller;
1775         *addr++ = smp_processor_id();
1776         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1777         {
1778                 unsigned long *sptr = &caller;
1779                 unsigned long svalue;
1780
1781                 while (!kstack_end(sptr)) {
1782                         svalue = *sptr++;
1783                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1784                                 *addr++ = svalue;
1785                                 size -= sizeof(unsigned long);
1786                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1787                                         break;
1788                         }
1789                 }
1790
1791         }
1792         *addr++ = 0x87654321;
1793 }
1794 #endif
1795
1796 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1797 {
1798         int size = obj_size(cachep);
1799         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1800
1801         memset(addr, val, size);
1802         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1803 }
1804
1805 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1806 {
1807         int i;
1808         unsigned char error = 0;
1809         int bad_count = 0;
1810
1811         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1812         for (i = 0; i < limit; i++) {
1813                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1814                         error = data[offset + i];
1815                         bad_count++;
1816                 }
1817                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1818         }
1819         printk("\n");
1820
1821         if (bad_count == 1) {
1822                 error ^= POISON_FREE;
1823                 if (!(error & (error - 1))) {
1824                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1825                                         "bad RAM.\n");
1826 #ifdef CONFIG_X86
1827                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1828                                         "test tool.\n");
1829 #else
1830                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1831 #endif
1832                 }
1833         }
1834 }
1835 #endif
1836
1837 #if DEBUG
1838
1839 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1840 {
1841         int i, size;
1842         char *realobj;
1843
1844         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1845                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1846                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1847                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1848         }
1849
1850         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1851                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1852                         *dbg_userword(cachep, objp));
1853                 print_symbol("(%s)",
1854                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1855                 printk("\n");
1856         }
1857         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1858         size = obj_size(cachep);
1859         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1860                 int limit;
1861                 limit = 16;
1862                 if (i + limit > size)
1863                         limit = size - i;
1864                 dump_line(realobj, i, limit);
1865         }
1866 }
1867
1868 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1869 {
1870         char *realobj;
1871         int size, i;
1872         int lines = 0;
1873
1874         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1875         size = obj_size(cachep);
1876
1877         for (i = 0; i < size; i++) {
1878                 char exp = POISON_FREE;
1879                 if (i == size - 1)
1880                         exp = POISON_END;
1881                 if (realobj[i] != exp) {
1882                         int limit;
1883                         /* Mismatch ! */
1884                         /* Print header */
1885                         if (lines == 0) {
1886                                 printk(KERN_ERR
1887                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1888                                         cachep->name, realobj, size);
1889                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1890                         }
1891                         /* Hexdump the affected line */
1892                         i = (i / 16) * 16;
1893                         limit = 16;
1894                         if (i + limit > size)
1895                                 limit = size - i;
1896                         dump_line(realobj, i, limit);
1897                         i += 16;
1898                         lines++;
1899                         /* Limit to 5 lines */
1900                         if (lines > 5)
1901                                 break;
1902                 }
1903         }
1904         if (lines != 0) {
1905                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1906                  * exist:
1907                  */
1908                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1909                 unsigned int objnr;
1910
1911                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1912                 if (objnr) {
1913                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1914                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1915                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1916                                realobj, size);
1917                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1918                 }
1919                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1920                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1921                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1922                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1923                                realobj, size);
1924                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1925                 }
1926         }
1927 }
1928 #endif
1929
1930 #if DEBUG
1931 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1932 {
1933         int i;
1934         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1935                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1936
1937                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1938 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1939                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1940                                         OFF_SLAB(cachep))
1941                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1942                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1943                         else
1944                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1945 #else
1946                         check_poison_obj(cachep, objp);
1947 #endif
1948                 }
1949                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1950                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1951                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1952                                            "was overwritten");
1953                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1954                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1955                                            "was overwritten");
1956                 }
1957         }
1958 }
1959 #else
1960 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1961 {
1962 }
1963 #endif
1964
1965 /**
1966  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1967  * @cachep: cache pointer being destroyed
1968  * @slabp: slab pointer being destroyed
1969  *
1970  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1971  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1972  * cache-lock is not held/needed.
1973  */
1974 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1975 {
1976         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1977
1978         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
1979         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1980                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1981
1982                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1983                 slab_rcu->cachep = cachep;
1984                 slab_rcu->addr = addr;
1985                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1986         } else {
1987                 kmem_freepages(cachep, addr);
1988                 if (OFF_SLAB(cachep))
1989                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1990         }
1991 }
1992
1993 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1994 {
1995         int i;
1996         struct kmem_list3 *l3;
1997
1998         for_each_online_cpu(i)
1999             kfree(cachep->array[i]);
2000
2001         /* NUMA: free the list3 structures */
2002         for_each_online_node(i) {
2003                 l3 = cachep->nodelists[i];
2004                 if (l3) {
2005                         kfree(l3->shared);
2006                         free_alien_cache(l3->alien);
2007                         kfree(l3);
2008                 }
2009         }
2010         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2011 }
2012
2013
2014 /**
2015  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2016  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2017  * @size: size of objects to be created in this cache.
2018  * @align: required alignment for the objects.
2019  * @flags: slab allocation flags
2020  *
2021  * Also calculates the number of objects per slab.
2022  *
2023  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2024  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2025  * towards high-order requests, this should be changed.
2026  */
2027 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2028                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2029 {
2030         unsigned long offslab_limit;
2031         size_t left_over = 0;
2032         int gfporder;
2033
2034         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2035                 unsigned int num;
2036                 size_t remainder;
2037
2038                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2039                 if (!num)
2040                         continue;
2041
2042                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2043                         /*
2044                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2045                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2046                          * looping condition in cache_grow().
2047                          */
2048                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2049                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2050
2051                         if (num > offslab_limit)
2052                                 break;
2053                 }
2054
2055                 /* Found something acceptable - save it away */
2056                 cachep->num = num;
2057                 cachep->gfporder = gfporder;
2058                 left_over = remainder;
2059
2060                 /*
2061                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2062                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2063                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2064                  */
2065                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2066                         break;
2067
2068                 /*
2069                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2070                  * currently bad for the gfp()s.
2071                  */
2072                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2073                         break;
2074
2075                 /*
2076                  * Acceptable internal fragmentation?
2077                  */
2078                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2079                         break;
2080         }
2081         return left_over;
2082 }
2083
2084 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2085 {
2086         if (g_cpucache_up == FULL)
2087                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2088
2089         if (g_cpucache_up == NONE) {
2090                 /*
2091                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2092                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2093                  * further caches will BUG().
2094                  */
2095                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2096
2097                 /*
2098                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2099                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2100                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2101                  */
2102                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2103                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2104                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2105                 else
2106                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2107         } else {
2108                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2109                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2110
2111                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2112                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2113                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2114                 } else {
2115                         int node;
2116                         for_each_online_node(node) {
2117                                 cachep->nodelists[node] =
2118                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2119                                                 gfp, node);
2120                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2121                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2122                         }
2123                 }
2124         }
2125         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2126                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2127                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2128
2129         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2130         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2131         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2132         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2133         cachep->batchcount = 1;
2134         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2135         return 0;
2136 }
2137
2138 /**
2139  * kmem_cache_create - Create a cache.
2140  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2141  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2142  * @align: The required alignment for the objects.
2143  * @flags: SLAB flags
2144  * @ctor: A constructor for the objects.
2145  *
2146  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2147  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2148  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2149  *
2150  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2151  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2152  * Note that kmem_cache_name() is not guaranteed to return the same pointer,
2153  * therefore applications must manage it themselves.
2154  *
2155  * The flags are
2156  *
2157  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2158  * to catch references to uninitialised memory.
2159  *
2160  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2161  * for buffer overruns.
2162  *
2163  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2164  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2165  * as davem.
2166  */
2167 struct kmem_cache *
2168 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2169         unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
2170 {
2171         size_t left_over, slab_size, ralign;
2172         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2173         gfp_t gfp;
2174
2175         /*
2176          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2177          */
2178         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2179             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2180                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __func__,
2181                                 name);
2182                 BUG();
2183         }
2184
2185         /*
2186          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2187          * cpu_online_mask as well.  Please see cpuup_callback
2188          */
2189         if (slab_is_available()) {
2190                 get_online_cpus();
2191                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2192         }
2193
2194         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2195                 char tmp;
2196                 int res;
2197
2198                 /*
2199                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2200                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2201                  * area of the module.  Print a warning.
2202                  */
2203                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2204                 if (res) {
2205                         printk(KERN_ERR
2206                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2207                                pc->buffer_size);
2208                         continue;
2209                 }
2210
2211                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2212                         printk(KERN_ERR
2213                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2214                         dump_stack();
2215                         goto oops;
2216                 }
2217         }
2218
2219 #if DEBUG
2220         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2221 #if FORCED_DEBUG
2222         /*
2223          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2224          * large objects, if the increased size would increase the object size
2225          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2226          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2227          */
2228         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2229                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2230                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2231         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2232                 flags |= SLAB_POISON;
2233 #endif
2234         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2235                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2236 #endif
2237         /*
2238          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2239          * isn't available.
2240          */
2241         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2242
2243         /*
2244          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2245          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2246          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2247          */
2248         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2249                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2250                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2251         }
2252
2253         /* calculate the final buffer alignment: */
2254
2255         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2256         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2257                 /*
2258                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2259                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2260                  * one cacheline.
2261                  */
2262                 ralign = cache_line_size();
2263                 while (size <= ralign / 2)
2264                         ralign /= 2;
2265         } else {
2266                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2267         }
2268
2269         /*
2270          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2271          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2272          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2273          */
2274         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2275                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2276
2277         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2278                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2279                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2280                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2281                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2282                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2283         }
2284
2285         /* 2) arch mandated alignment */
2286         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2287                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2288         }
2289         /* 3) caller mandated alignment */
2290         if (ralign < align) {
2291                 ralign = align;
2292         }
2293         /* disable debug if necessary */
2294         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2295                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2296         /*
2297          * 4) Store it.
2298          */
2299         align = ralign;
2300
2301         if (slab_is_available())
2302                 gfp = GFP_KERNEL;
2303         else
2304                 gfp = GFP_NOWAIT;
2305
2306         /* Get cache's description obj. */
2307         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, gfp);
2308         if (!cachep)
2309                 goto oops;
2310
2311 #if DEBUG
2312         cachep->obj_size = size;
2313
2314         /*
2315          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2316          * into align above.
2317          */
2318         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2319                 /* add space for red zone words */
2320                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2321                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2322         }
2323         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2324                 /* user store requires one word storage behind the end of
2325                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2326                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2327                  */
2328                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2329                         size += REDZONE_ALIGN;
2330                 else
2331                         size += BYTES_PER_WORD;
2332         }
2333 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2334         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2335             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2336                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2337                 size = PAGE_SIZE;
2338         }
2339 #endif
2340 #endif
2341
2342         /*
2343          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2344          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2345          * it too early on.)
2346          */
2347         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2348                 /*
2349                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2350                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2351                  */
2352                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2353
2354         size = ALIGN(size, align);
2355
2356         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2357
2358         if (!cachep->num) {
2359                 printk(KERN_ERR
2360                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2361                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2362                 cachep = NULL;
2363                 goto oops;
2364         }
2365         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2366                           + sizeof(struct slab), align);
2367
2368         /*
2369          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2370          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2371          */
2372         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2373                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2374                 left_over -= slab_size;
2375         }
2376
2377         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2378                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2379                 slab_size =
2380                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2381         }
2382
2383         cachep->colour_off = cache_line_size();
2384         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2385         if (cachep->colour_off < align)
2386                 cachep->colour_off = align;
2387         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2388         cachep->slab_size = slab_size;
2389         cachep->flags = flags;
2390         cachep->gfpflags = 0;
2391         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2392                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2393         cachep->buffer_size = size;
2394         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2395
2396         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2397                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2398                 /*
2399                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2400                  * But since we go off slab only for object size greater than
2401                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2402                  * this should not happen at all.
2403                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2404                  */
2405                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2406         }
2407         cachep->ctor = ctor;
2408         cachep->name = name;
2409
2410         if (setup_cpu_cache(cachep, gfp)) {
2411                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2412                 cachep = NULL;
2413                 goto oops;
2414         }
2415
2416         /* cache setup completed, link it into the list */
2417         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2418 oops:
2419         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2420                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2421                       name);
2422         if (slab_is_available()) {
2423                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2424                 put_online_cpus();
2425         }
2426         return cachep;
2427 }
2428 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2429
2430 #if DEBUG
2431 static void check_irq_off(void)
2432 {
2433         BUG_ON(!irqs_disabled());
2434 }
2435
2436 static void check_irq_on(void)
2437 {
2438         BUG_ON(irqs_disabled());
2439 }
2440
2441 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2442 {
2443 #ifdef CONFIG_SMP
2444         check_irq_off();
2445         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2446 #endif
2447 }
2448
2449 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2450 {
2451 #ifdef CONFIG_SMP
2452         check_irq_off();
2453         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2454 #endif
2455 }
2456
2457 #else
2458 #define check_irq_off() do { } while(0)
2459 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2460 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2461 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2462 #endif
2463
2464 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2465                         struct array_cache *ac,
2466                         int force, int node);
2467
2468 static void do_drain(void *arg)
2469 {
2470         struct kmem_cache *cachep = arg;
2471         struct array_cache *ac;
2472         int node = numa_node_id();
2473
2474         check_irq_off();
2475         ac = cpu_cache_get(cachep);
2476         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2477         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2478         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2479         ac->avail = 0;
2480 }
2481
2482 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2483 {
2484         struct kmem_list3 *l3;
2485         int node;
2486
2487         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2488         check_irq_on();
2489         for_each_online_node(node) {
2490                 l3 = cachep->nodelists[node];
2491                 if (l3 && l3->alien)
2492                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2493         }
2494
2495         for_each_online_node(node) {
2496                 l3 = cachep->nodelists[node];
2497                 if (l3)
2498                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2499         }
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Remove slabs from the list of free slabs.
2504  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2505  *
2506  * Returns the actual number of slabs released.
2507  */
2508 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2509                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2510 {
2511         struct list_head *p;
2512         int nr_freed;
2513         struct slab *slabp;
2514
2515         nr_freed = 0;
2516         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2517
2518                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2519                 p = l3->slabs_free.prev;
2520                 if (p == &l3->slabs_free) {
2521                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2522                         goto out;
2523                 }
2524
2525                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2526 #if DEBUG
2527                 BUG_ON(slabp->inuse);
2528 #endif
2529                 list_del(&slabp->list);
2530                 /*
2531                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2532                  * to the cache.
2533                  */
2534                 l3->free_objects -= cache->num;
2535                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2536                 slab_destroy(cache, slabp);
2537                 nr_freed++;
2538         }
2539 out:
2540         return nr_freed;
2541 }
2542
2543 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2544 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2545 {
2546         int ret = 0, i = 0;
2547         struct kmem_list3 *l3;
2548
2549         drain_cpu_caches(cachep);
2550
2551         check_irq_on();
2552         for_each_online_node(i) {
2553                 l3 = cachep->nodelists[i];
2554                 if (!l3)
2555                         continue;
2556
2557                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2558
2559                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2560                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2561         }
2562         return (ret ? 1 : 0);
2563 }
2564
2565 /**
2566  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2567  * @cachep: The cache to shrink.
2568  *
2569  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2570  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2571  */
2572 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2573 {
2574         int ret;
2575         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2576
2577         get_online_cpus();
2578         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2579         ret = __cache_shrink(cachep);
2580         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2581         put_online_cpus();
2582         return ret;
2583 }
2584 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2585
2586 /**
2587  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2588  * @cachep: the cache to destroy
2589  *
2590  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2591  *
2592  * It is expected this function will be called by a module when it is
2593  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2594  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2595  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2596  *
2597  * The cache must be empty before calling this function.
2598  *
2599  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2600  * during the kmem_cache_destroy().
2601  */
2602 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2603 {
2604         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2605
2606         /* Find the cache in the chain of caches. */
2607         get_online_cpus();
2608         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2609         /*
2610          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2611          */
2612         list_del(&cachep->next);
2613         if (__cache_shrink(cachep)) {
2614                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2615                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2616                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2617                 put_online_cpus();
2618                 return;
2619         }
2620
2621         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2622                 synchronize_rcu();
2623
2624         __kmem_cache_destroy(cachep);
2625         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2626         put_online_cpus();
2627 }
2628 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2629
2630 /*
2631  * Get the memory for a slab management obj.
2632  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2633  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2634  * come from the same cache which is getting created because,
2635  * when we are searching for an appropriate cache for these
2636  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2637  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2638  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2639  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2640  */
2641 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2642                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2643                                    int nodeid)
2644 {
2645         struct slab *slabp;
2646
2647         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2648                 /* Slab management obj is off-slab. */
2649                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2650                                               local_flags, nodeid);
2651                 /*
2652                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2653                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2654                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2655                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2656                  */
2657                 kmemleak_scan_area(slabp, offsetof(struct slab, list),
2658                                    sizeof(struct list_head), local_flags);
2659                 if (!slabp)
2660                         return NULL;
2661         } else {
2662                 slabp = objp + colour_off;
2663                 colour_off += cachep->slab_size;
2664         }
2665         slabp->inuse = 0;
2666         slabp->colouroff = colour_off;
2667         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2668         slabp->nodeid = nodeid;
2669         slabp->free = 0;
2670         return slabp;
2671 }
2672
2673 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2674 {
2675         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2676 }
2677
2678 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2679                             struct slab *slabp)
2680 {
2681         int i;
2682
2683         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2684                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2685 #if DEBUG
2686                 /* need to poison the objs? */
2687                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2688                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2689                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2690                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2691
2692                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2693                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2694                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2695                 }
2696                 /*
2697                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2698                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2699                  * They must also be threaded.
2700                  */
2701                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2702                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2703
2704                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2705                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2706                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2707                                            " end of an object");
2708                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2709                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2710                                            " start of an object");
2711                 }
2712                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2713                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2714                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2715                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2716 #else
2717                 if (cachep->ctor)
2718                         cachep->ctor(objp);
2719 #endif
2720                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2721         }
2722         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2723 }
2724
2725 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2726 {
2727         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2728                 if (flags & GFP_DMA)
2729                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2730                 else
2731                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2732         }
2733 }
2734
2735 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2736                                 int nodeid)
2737 {
2738         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2739         kmem_bufctl_t next;
2740
2741         slabp->inuse++;
2742         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2743 #if DEBUG
2744         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2745         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2746 #endif
2747         slabp->free = next;
2748
2749         return objp;
2750 }
2751
2752 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2753                                 void *objp, int nodeid)
2754 {
2755         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2756
2757 #if DEBUG
2758         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2759         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2760
2761         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2762                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2763                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2764                 BUG();
2765         }
2766 #endif
2767         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2768         slabp->free = objnr;
2769         slabp->inuse--;
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2774  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2775  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2776  */
2777 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2778                            void *addr)
2779 {
2780         int nr_pages;
2781         struct page *page;
2782
2783         page = virt_to_page(addr);
2784
2785         nr_pages = 1;
2786         if (likely(!PageCompound(page)))
2787                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2788
2789         do {
2790                 page_set_cache(page, cache);
2791                 page_set_slab(page, slab);
2792                 page++;
2793         } while (--nr_pages);
2794 }
2795
2796 /*
2797  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2798  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2799  */
2800 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2801                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2802 {
2803         struct slab *slabp;
2804         size_t offset;
2805         gfp_t local_flags;
2806         struct kmem_list3 *l3;
2807
2808         /*
2809          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2810          * critical path in kmem_cache_alloc().
2811          */
2812         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2813         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2814
2815         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2816         check_irq_off();
2817         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2818         spin_lock(&l3->list_lock);
2819
2820         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2821         offset = l3->colour_next;
2822         l3->colour_next++;
2823         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2824                 l3->colour_next = 0;
2825         spin_unlock(&l3->list_lock);
2826
2827         offset *= cachep->colour_off;
2828
2829         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2830                 local_irq_enable();
2831
2832         /*
2833          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2834          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2835          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2836          * will eventually be caught here (where it matters).
2837          */
2838         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2839
2840         /*
2841          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2842          * 'nodeid'.
2843          */
2844         if (!objp)
2845                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2846         if (!objp)
2847                 goto failed;
2848
2849         /* Get slab management. */
2850         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2851                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2852         if (!slabp)
2853                 goto opps1;
2854
2855         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2856
2857         cache_init_objs(cachep, slabp);
2858
2859         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2860                 local_irq_disable();
2861         check_irq_off();
2862         spin_lock(&l3->list_lock);
2863
2864         /* Make slab active. */
2865         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2866         STATS_INC_GROWN(cachep);
2867         l3->free_objects += cachep->num;
2868         spin_unlock(&l3->list_lock);
2869         return 1;
2870 opps1:
2871         kmem_freepages(cachep, objp);
2872 failed:
2873         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2874                 local_irq_disable();
2875         return 0;
2876 }
2877
2878 #if DEBUG
2879
2880 /*
2881  * Perform extra freeing checks:
2882  * - detect bad pointers.
2883  * - POISON/RED_ZONE checking
2884  */
2885 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2886 {
2887         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2888                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2889                        (unsigned long)objp);
2890                 BUG();
2891         }
2892 }
2893
2894 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2895 {
2896         unsigned long long redzone1, redzone2;
2897
2898         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2899         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2900
2901         /*
2902          * Redzone is ok.
2903          */
2904         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2905                 return;
2906
2907         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2908                 slab_error(cache, "double free detected");
2909         else
2910                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2911
2912         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2913                         obj, redzone1, redzone2);
2914 }
2915
2916 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2917                                    void *caller)
2918 {
2919         struct page *page;
2920         unsigned int objnr;
2921         struct slab *slabp;
2922
2923         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2924
2925         objp -= obj_offset(cachep);
2926         kfree_debugcheck(objp);
2927         page = virt_to_head_page(objp);
2928
2929         slabp = page_get_slab(page);
2930
2931         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2932                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2933                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2934                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2935         }
2936         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2937                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2938
2939         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2940
2941         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2942         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2943
2944 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2945         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2946 #endif
2947         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2948 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2949                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2950                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2951                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2952                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2953                 } else {
2954                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2955                 }
2956 #else
2957                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2958 #endif
2959         }
2960         return objp;
2961 }
2962
2963 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2964 {
2965         kmem_bufctl_t i;
2966         int entries = 0;
2967
2968         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2969         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2970                 entries++;
2971                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2972                         goto bad;
2973         }
2974         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2975 bad:
2976                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2977                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2978                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2979                 for (i = 0;
2980                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2981                      i++) {
2982                         if (i % 16 == 0)
2983                                 printk("\n%03x:", i);
2984                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2985                 }
2986                 printk("\n");
2987                 BUG();
2988         }
2989 }
2990 #else
2991 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2992 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2993 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2994 #endif
2995
2996 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2997 {
2998         int batchcount;
2999         struct kmem_list3 *l3;
3000         struct array_cache *ac;
3001         int node;
3002
3003 retry:
3004         check_irq_off();
3005         node = numa_node_id();
3006         ac = cpu_cache_get(cachep);
3007         batchcount = ac->batchcount;
3008         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3009                 /*
3010                  * If there was little recent activity on this cache, then
3011                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3012                  * refill bouncing.
3013                  */
3014                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3015         }
3016         l3 = cachep->nodelists[node];
3017
3018         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3019         spin_lock(&l3->list_lock);
3020
3021         /* See if we can refill from the shared array */
3022         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
3023                 goto alloc_done;
3024
3025         while (batchcount > 0) {
3026                 struct list_head *entry;
3027                 struct slab *slabp;
3028                 /* Get slab alloc is to come from. */
3029                 entry = l3->slabs_partial.next;
3030                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3031                         l3->free_touched = 1;
3032                         entry = l3->slabs_free.next;
3033                         if (entry == &l3->slabs_free)
3034                                 goto must_grow;
3035                 }
3036
3037                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3038                 check_slabp(cachep, slabp);
3039                 check_spinlock_acquired(cachep);
3040
3041                 /*
3042                  * The slab was either on partial or free list so
3043                  * there must be at least one object available for
3044                  * allocation.
3045                  */
3046                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3047
3048                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3049                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3050                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3051                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3052
3053                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3054                                                             node);
3055                 }
3056                 check_slabp(cachep, slabp);
3057
3058                 /* move slabp to correct slabp list: */
3059                 list_del(&slabp->list);
3060                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3061                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3062                 else
3063                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3064         }
3065
3066 must_grow:
3067         l3->free_objects -= ac->avail;
3068 alloc_done:
3069         spin_unlock(&l3->list_lock);
3070
3071         if (unlikely(!ac->avail)) {
3072                 int x;
3073                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3074
3075                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3076                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3077                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3078                         return NULL;
3079
3080                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3081                         goto retry;
3082         }
3083         ac->touched = 1;
3084         return ac->entry[--ac->avail];
3085 }
3086
3087 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3088                                                 gfp_t flags)
3089 {
3090         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3091 #if DEBUG
3092         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3093 #endif
3094 }
3095
3096 #if DEBUG
3097 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3098                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3099 {
3100         if (!objp)
3101                 return objp;
3102         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3103 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3104                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3105                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3106                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3107                 else
3108                         check_poison_obj(cachep, objp);
3109 #else
3110                 check_poison_obj(cachep, objp);
3111 #endif
3112                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3113         }
3114         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3115                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3116
3117         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3118                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3119                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3120                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3121                                                 " object was overwritten");
3122                         printk(KERN_ERR
3123                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3124                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3125                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3126                 }
3127                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3128                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3129         }
3130 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3131         {
3132                 struct slab *slabp;
3133                 unsigned objnr;
3134
3135                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3136                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3137                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3138         }
3139 #endif
3140         objp += obj_offset(cachep);
3141         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3142                 cachep->ctor(objp);
3143 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3144         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3145                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3146                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3147         }
3148 #endif
3149         return objp;
3150 }
3151 #else
3152 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3153 #endif
3154
3155 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3156 {
3157         if (cachep == &cache_cache)
3158                 return false;
3159
3160         return should_failslab(obj_size(cachep), flags);
3161 }
3162
3163 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3164 {
3165         void *objp;
3166         struct array_cache *ac;
3167
3168         check_irq_off();
3169
3170         ac = cpu_cache_get(cachep);
3171         if (likely(ac->avail)) {
3172                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3173                 ac->touched = 1;
3174                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3175         } else {
3176                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3177                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3178         }
3179         /*
3180          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3181          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3182          * treat the array pointers as a reference to the object.
3183          */
3184         kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3185         return objp;
3186 }
3187
3188 #ifdef CONFIG_NUMA
3189 /*
3190  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3191  *
3192  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3193  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3194  */
3195 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3196 {
3197         int nid_alloc, nid_here;
3198
3199         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3200                 return NULL;
3201         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3202         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3203                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3204         else if (current->mempolicy)
3205                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3206         if (nid_alloc != nid_here)
3207                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3208         return NULL;
3209 }
3210
3211 /*
3212  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3213  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3214  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3215  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3216  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3217  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3218  */
3219 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3220 {
3221         struct zonelist *zonelist;
3222         gfp_t local_flags;
3223         struct zoneref *z;
3224         struct zone *zone;
3225         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3226         void *obj = NULL;
3227         int nid;
3228
3229         if (flags & __GFP_THISNODE)
3230                 return NULL;
3231
3232         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
3233         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3234
3235 retry:
3236         /*
3237          * Look through allowed nodes for objects available
3238          * from existing per node queues.
3239          */
3240         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3241                 nid = zone_to_nid(zone);
3242
3243                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3244                         cache->nodelists[nid] &&
3245                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3246                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3247                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3248                                 if (obj)
3249                                         break;
3250                 }
3251         }
3252
3253         if (!obj) {
3254                 /*
3255                  * This allocation will be performed within the constraints
3256                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3257                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3258                  * set and go into memory reserves if necessary.
3259                  */
3260                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3261                         local_irq_enable();
3262                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3263                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, -1);
3264                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3265                         local_irq_disable();
3266                 if (obj) {
3267                         /*
3268                          * Insert into the appropriate per node queues
3269                          */
3270                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3271                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3272                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3273                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3274                                 if (!obj)
3275                                         /*
3276                                          * Another processor may allocate the
3277                                          * objects in the slab since we are
3278                                          * not holding any locks.
3279                                          */
3280                                         goto retry;
3281                         } else {
3282                                 /* cache_grow already freed obj */
3283                                 obj = NULL;
3284                         }
3285                 }
3286         }
3287         return obj;
3288 }
3289
3290 /*
3291  * A interface to enable slab creation on nodeid
3292  */
3293 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3294                                 int nodeid)
3295 {
3296         struct list_head *entry;
3297         struct slab *slabp;
3298         struct kmem_list3 *l3;
3299         void *obj;
3300         int x;
3301
3302         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3303         BUG_ON(!l3);
3304
3305 retry:
3306         check_irq_off();
3307         spin_lock(&l3->list_lock);
3308         entry = l3->slabs_partial.next;
3309         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3310                 l3->free_touched = 1;
3311                 entry = l3->slabs_free.next;
3312                 if (entry == &l3->slabs_free)
3313                         goto must_grow;
3314         }
3315
3316         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3317         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3318         check_slabp(cachep, slabp);
3319
3320         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3321         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3322         STATS_SET_HIGH(cachep);
3323
3324         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3325
3326         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3327         check_slabp(cachep, slabp);
3328         l3->free_objects--;
3329         /* move slabp to correct slabp list: */
3330         list_del(&slabp->list);
3331
3332         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3333                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3334         else
3335                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3336
3337         spin_unlock(&l3->list_lock);
3338         goto done;
3339
3340 must_grow:
3341         spin_unlock(&l3->list_lock);
3342         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3343         if (x)
3344                 goto retry;
3345
3346         return fallback_alloc(cachep, flags);
3347
3348 done:
3349         return obj;
3350 }
3351
3352 /**
3353  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3354  * @cachep: The cache to allocate from.
3355  * @flags: See kmalloc().
3356  * @nodeid: node number of the target node.
3357  * @caller: return address of caller, used for debug information
3358  *
3359  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3360  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3361  *
3362  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3363  */
3364 static __always_inline void *
3365 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3366                    void *caller)
3367 {
3368         unsigned long save_flags;
3369         void *ptr;
3370
3371         flags &= slab_gfp_mask;
3372
3373         lockdep_trace_alloc(flags);
3374
3375         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3376                 return NULL;
3377
3378         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3379         local_irq_save(save_flags);
3380
3381         if (unlikely(nodeid == -1))
3382                 nodeid = numa_node_id();
3383
3384         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3385                 /* Node not bootstrapped yet */
3386                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3387                 goto out;
3388         }
3389
3390         if (nodeid == numa_node_id()) {
3391                 /*
3392                  * Use the locally cached objects if possible.
3393                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3394                  * to other nodes. It may fail while we still have
3395                  * objects on other nodes available.
3396                  */
3397                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3398                 if (ptr)
3399                         goto out;
3400         }
3401         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3402         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3403   out:
3404         local_irq_restore(save_flags);
3405         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3406         kmemleak_alloc_recursive(ptr, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3407                                  flags);
3408
3409         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3410                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3411
3412         return ptr;
3413 }
3414
3415 static __always_inline void *
3416 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3417 {
3418         void *objp;
3419
3420         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3421                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3422                 if (objp)
3423                         goto out;
3424         }
3425         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3426
3427         /*
3428          * We may just have run out of memory on the local node.
3429          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3430          */
3431         if (!objp)
3432                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3433
3434   out:
3435         return objp;
3436 }
3437 #else
3438
3439 static __always_inline void *
3440 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3441 {
3442         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3443 }
3444
3445 #endif /* CONFIG_NUMA */
3446
3447 static __always_inline void *
3448 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3449 {
3450         unsigned long save_flags;
3451         void *objp;
3452
3453         flags &= slab_gfp_mask;
3454
3455         lockdep_trace_alloc(flags);
3456
3457         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3458                 return NULL;
3459
3460         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3461         local_irq_save(save_flags);
3462         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3463         local_irq_restore(save_flags);
3464         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3465         kmemleak_alloc_recursive(objp, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3466                                  flags);
3467         prefetchw(objp);
3468
3469         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3470                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3471
3472         return objp;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3477  */
3478 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3479                        int node)
3480 {
3481         int i;
3482         struct kmem_list3 *l3;
3483
3484         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3485                 void *objp = objpp[i];
3486                 struct slab *slabp;
3487
3488                 slabp = virt_to_slab(objp);
3489                 l3 = cachep->nodelists[node];
3490                 list_del(&slabp->list);
3491                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3492                 check_slabp(cachep, slabp);
3493                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3494                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3495                 l3->free_objects++;
3496                 check_slabp(cachep, slabp);
3497
3498                 /* fixup slab chains */
3499                 if (slabp->inuse == 0) {
3500                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3501                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3502                                 /* No need to drop any previously held
3503                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3504                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3505                                  * a different cache, refer to comments before
3506                                  * alloc_slabmgmt.
3507                                  */
3508                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3509                         } else {
3510                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3511                         }
3512                 } else {
3513                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3514                          * partial list on free - maximum time for the
3515                          * other objects to be freed, too.
3516                          */
3517                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3518                 }
3519         }
3520 }
3521
3522 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3523 {
3524         int batchcount;
3525         struct kmem_list3 *l3;
3526         int node = numa_node_id();
3527
3528         batchcount = ac->batchcount;
3529 #if DEBUG
3530         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3531 #endif
3532         check_irq_off();
3533         l3 = cachep->nodelists[node];
3534         spin_lock(&l3->list_lock);
3535         if (l3->shared) {
3536                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3537                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3538                 if (max) {
3539                         if (batchcount > max)
3540                                 batchcount = max;
3541                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3542                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3543                         shared_array->avail += batchcount;
3544                         goto free_done;
3545                 }
3546         }
3547
3548         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3549 free_done:
3550 #if STATS
3551         {
3552                 int i = 0;
3553                 struct list_head *p;
3554
3555                 p = l3->slabs_free.next;
3556                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3557                         struct slab *slabp;
3558
3559                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3560                         BUG_ON(slabp->inuse);
3561
3562                         i++;
3563                         p = p->next;
3564                 }
3565                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3566         }
3567 #endif
3568         spin_unlock(&l3->list_lock);
3569         ac->avail -= batchcount;
3570         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3571 }
3572
3573 /*
3574  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3575  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3576  */
3577 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3578 {
3579         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3580
3581         check_irq_off();
3582         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3583         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3584
3585         /*
3586          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3587          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3588          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3589          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3590          * the cache.
3591          */
3592         if (numa_platform && cache_free_alien(cachep, objp))
3593                 return;
3594
3595         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3596                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3597                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3598                 return;
3599         } else {
3600                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3601                 cache_flusharray(cachep, ac);
3602                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3603         }
3604 }
3605
3606 /**
3607  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3608  * @cachep: The cache to allocate from.
3609  * @flags: See kmalloc().
3610  *
3611  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3612  * if the cache has no available objects.
3613  */
3614 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3615 {
3616         void *ret = __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3617
3618         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3619                                obj_size(cachep), cachep->buffer_size, flags);
3620
3621         return ret;
3622 }
3623 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3624
3625 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
3626 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3627 {
3628         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3629 }
3630 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
3631 #endif
3632
3633 /**
3634  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might be a slab entry.
3635  * @cachep: the cache we're checking against
3636  * @ptr: pointer to validate
3637  *
3638  * This verifies that the untrusted pointer looks sane;
3639  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3640  * part of the slab cache in question, but it at least
3641  * validates that the pointer can be dereferenced and
3642  * looks half-way sane.
3643  *
3644  * Currently only used for dentry validation.
3645  */
3646 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3647 {
3648         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3649         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3650         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3651         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3652         struct page *page;
3653
3654         if (unlikely(addr < min_addr))
3655                 goto out;
3656         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3657                 goto out;
3658         if (unlikely(addr & align_mask))
3659                 goto out;
3660         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3661                 goto out;
3662         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3663                 goto out;
3664         page = virt_to_page(ptr);
3665         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3666                 goto out;
3667         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3668                 goto out;
3669         return 1;
3670 out:
3671         return 0;
3672 }
3673
3674 #ifdef CONFIG_NUMA
3675 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3676 {
3677         void *ret = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3678                                        __builtin_return_address(0));
3679
3680         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3681                                     obj_size(cachep), cachep->buffer_size,
3682                                     flags, nodeid);
3683
3684         return ret;
3685 }
3686 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3687
3688 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
3689 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *cachep,
3690                                     gfp_t flags,
3691                                     int nodeid)
3692 {
3693         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3694                                   __builtin_return_address(0));
3695 }
3696 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
3697 #endif
3698
3699 static __always_inline void *
3700 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3701 {
3702         struct kmem_cache *cachep;
3703         void *ret;
3704
3705         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3706         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3707                 return cachep;
3708         ret = kmem_cache_alloc_node_notrace(cachep, flags, node);
3709
3710         trace_kmalloc_node((unsigned long) caller, ret,
3711                            size, cachep->buffer_size, flags, node);
3712
3713         return ret;
3714 }
3715
3716 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_KMEMTRACE)
3717 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3718 {
3719         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3720                         __builtin_return_address(0));
3721 }
3722 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3723
3724 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3725                 int node, unsigned long caller)
3726 {
3727         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, (void *)caller);
3728 }
3729 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3730 #else
3731 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3732 {
3733         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3734 }
3735 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3736 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3737 #endif /* CONFIG_NUMA */
3738
3739 /**
3740  * __do_kmalloc - allocate memory
3741  * @size: how many bytes of memory are required.
3742  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3743  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3744  */
3745 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3746                                           void *caller)
3747 {
3748         struct kmem_cache *cachep;
3749         void *ret;
3750
3751         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3752          * __ with kmem_.
3753          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3754          * functions.
3755          */
3756         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3757         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3758                 return cachep;
3759         ret = __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3760
3761         trace_kmalloc((unsigned long) caller, ret,
3762                       size, cachep->buffer_size, flags);
3763
3764         return ret;
3765 }
3766
3767
3768 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_KMEMTRACE)
3769 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3770 {
3771         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3772 }
3773 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3774
3775 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3776 {
3777         return __do_kmalloc(size, flags, (void *)caller);
3778 }
3779 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3780
3781 #else
3782 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3783 {
3784         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3785 }
3786 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3787 #endif
3788
3789 /**
3790  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3791  * @cachep: The cache the allocation was from.
3792  * @objp: The previously allocated object.
3793  *
3794  * Free an object which was previously allocated from this
3795  * cache.
3796  */
3797 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3798 {
3799         unsigned long flags;
3800
3801         local_irq_save(flags);
3802         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3803         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3804                 debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(cachep));
3805         __cache_free(cachep, objp);
3806         local_irq_restore(flags);
3807
3808         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3809 }
3810 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3811
3812 /**
3813  * kfree - free previously allocated memory
3814  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3815  *
3816  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3817  *
3818  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3819  * or you will run into trouble.
3820  */
3821 void kfree(const void *objp)
3822 {
3823         struct kmem_cache *c;
3824         unsigned long flags;
3825
3826         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3827
3828         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3829                 return;
3830         local_irq_save(flags);
3831         kfree_debugcheck(objp);
3832         c = virt_to_cache(objp);
3833         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3834         debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(c));
3835         __cache_free(c, (void *)objp);
3836         local_irq_restore(flags);
3837 }
3838 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3839
3840 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3841 {
3842         return obj_size(cachep);
3843 }
3844 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3845
3846 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3847 {
3848         return cachep->name;
3849 }
3850 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3851
3852 /*
3853  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3854  */
3855 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3856 {
3857         int node;
3858         struct kmem_list3 *l3;
3859         struct array_cache *new_shared;
3860         struct array_cache **new_alien = NULL;
3861
3862         for_each_online_node(node) {
3863
3864                 if (use_alien_caches) {
3865                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3866                         if (!new_alien)
3867                                 goto fail;
3868                 }
3869
3870                 new_shared = NULL;
3871                 if (cachep->shared) {
3872                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3873                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3874                                         0xbaadf00d, gfp);
3875                         if (!new_shared) {
3876                                 free_alien_cache(new_alien);
3877                                 goto fail;
3878                         }
3879                 }
3880
3881                 l3 = cachep->nodelists[node];
3882                 if (l3) {
3883                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3884
3885                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3886
3887                         if (shared)
3888                                 free_block(cachep, shared->entry,
3889                                                 shared->avail, node);
3890
3891                         l3->shared = new_shared;
3892                         if (!l3->alien) {
3893                                 l3->alien = new_alien;
3894                                 new_alien = NULL;
3895                         }
3896                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3897                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3898                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3899                         kfree(shared);
3900                         free_alien_cache(new_alien);
3901                         continue;
3902                 }
3903                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3904                 if (!l3) {
3905                         free_alien_cache(new_alien);
3906                         kfree(new_shared);
3907                         goto fail;
3908                 }
3909
3910                 kmem_list3_init(l3);
3911                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3912                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3913                 l3->shared = new_shared;
3914                 l3->alien = new_alien;
3915                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3916                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3917                 cachep->nodelists[node] = l3;
3918         }
3919         return 0;
3920
3921 fail:
3922         if (!cachep->next.next) {
3923                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3924                 node--;
3925                 while (node >= 0) {
3926                         if (cachep->nodelists[node]) {
3927                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3928
3929                                 kfree(l3->shared);
3930                                 free_alien_cache(l3->alien);
3931                                 kfree(l3);
3932                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3933                         }
3934                         node--;
3935                 }
3936         }
3937         return -ENOMEM;
3938 }
3939
3940 struct ccupdate_struct {
3941         struct kmem_cache *cachep;
3942         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3943 };
3944
3945 static void do_ccupdate_local(void *info)
3946 {
3947         struct ccupdate_struct *new = info;
3948         struct array_cache *old;
3949
3950         check_irq_off();
3951         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3952
3953         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3954         new->new[smp_processor_id()] = old;
3955 }
3956
3957 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3958 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3959                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3960 {
3961         struct ccupdate_struct *new;
3962         int i;
3963
3964         new = kzalloc(sizeof(*new), gfp);
3965         if (!new)
3966                 return -ENOMEM;
3967
3968         for_each_online_cpu(i) {
3969                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3970                                                 batchcount, gfp);
3971                 if (!new->new[i]) {
3972                         for (i--; i >= 0; i--)
3973                                 kfree(new->new[i]);
3974                         kfree(new);
3975                         return -ENOMEM;
3976                 }
3977         }
3978         new->cachep = cachep;
3979
3980         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3981
3982         check_irq_on();
3983         cachep->batchcount = batchcount;
3984         cachep->limit = limit;
3985         cachep->shared = shared;
3986
3987         for_each_online_cpu(i) {
3988                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3989                 if (!ccold)
3990                         continue;
3991                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3992                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3993                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3994                 kfree(ccold);
3995         }
3996         kfree(new);
3997         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
3998 }
3999
4000 /* Called with cache_chain_mutex held always */
4001 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4002 {
4003         int err;
4004         int limit, shared;
4005
4006         /*
4007          * The head array serves three purposes:
4008          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4009          * - reduce the number of spinlock operations.
4010          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4011          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4012          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4013          * Bonwick.
4014          */
4015         if (cachep->buffer_size > 131072)
4016                 limit = 1;
4017         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
4018                 limit = 8;
4019         else if (cachep->buffer_size > 1024)
4020                 limit = 24;
4021         else if (cachep->buffer_size > 256)
4022                 limit = 54;
4023         else
4024                 limit = 120;
4025
4026         /*
4027          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4028          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4029          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4030          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4031          * replaces Bonwick's magazine layer.
4032          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4033          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4034          */
4035         shared = 0;
4036         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4037                 shared = 8;
4038
4039 #if DEBUG
4040         /*
4041          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4042          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4043          */
4044         if (limit > 32)
4045                 limit = 32;
4046 #endif
4047         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared, gfp);
4048         if (err)
4049                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4050                        cachep->name, -err);
4051         return err;
4052 }
4053
4054 /*
4055  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4056  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4057  * if drain_array() is used on the shared array.
4058  */
4059 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4060                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4061 {
4062         int tofree;
4063
4064         if (!ac || !ac->avail)
4065                 return;
4066         if (ac->touched && !force) {
4067                 ac->touched = 0;
4068         } else {
4069                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4070                 if (ac->avail) {
4071                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4072                         if (tofree > ac->avail)
4073                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4074                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4075                         ac->avail -= tofree;
4076                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4077                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4078                 }
4079                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4080         }
4081 }
4082
4083 /**
4084  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4085  * @w: work descriptor
4086  *
4087  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4088  * Purpose:
4089  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4090  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4091  *
4092  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4093  * again on the next iteration.
4094  */
4095 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4096 {
4097         struct kmem_cache *searchp;
4098         struct kmem_list3 *l3;
4099         int node = numa_node_id();
4100         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4101
4102         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4103                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4104                 goto out;
4105
4106         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4107                 check_irq_on();
4108
4109                 /*
4110                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4111                  * have established with reasonable certainty that
4112                  * we can do some work if the lock was obtained.
4113                  */
4114                 l3 = searchp->nodelists[node];
4115
4116                 reap_alien(searchp, l3);
4117
4118                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4119
4120                 /*
4121                  * These are racy checks but it does not matter
4122                  * if we skip one check or scan twice.
4123                  */
4124                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4125                         goto next;
4126
4127                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4128
4129                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4130
4131                 if (l3->free_touched)
4132                         l3->free_touched = 0;
4133                 else {
4134                         int freed;
4135
4136                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4137                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4138                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4139                 }
4140 next:
4141                 cond_resched();
4142         }
4143         check_irq_on();
4144         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4145         next_reap_node();
4146 out:
4147         /* Set up the next iteration */
4148         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4149 }
4150
4151 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4152
4153 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4154 {
4155         /*
4156          * Output format version, so at least we can change it
4157          * without _too_ many complaints.
4158          */
4159 #if STATS
4160         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4161 #else
4162         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4163 #endif
4164         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4165                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4166         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4167         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4168 #if STATS
4169         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4170                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4171         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4172 #endif
4173         seq_putc(m, '\n');
4174 }
4175
4176 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4177 {
4178         loff_t n = *pos;
4179
4180         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4181         if (!n)
4182                 print_slabinfo_header(m);
4183
4184         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4185 }
4186
4187 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4188 {
4189         return seq_list_next(p, &cache_chain, pos);
4190 }
4191
4192 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4193 {
4194         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4195 }
4196
4197 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4198 {
4199         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4200         struct slab *slabp;
4201         unsigned long active_objs;
4202         unsigned long num_objs;
4203         unsigned long active_slabs = 0;
4204         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4205         const char *name;
4206         char *error = NULL;
4207         int node;
4208         struct kmem_list3 *l3;
4209
4210         active_objs = 0;
4211         num_slabs = 0;
4212         for_each_online_node(node) {
4213                 l3 = cachep->nodelists[node];
4214                 if (!l3)
4215                         continue;
4216
4217                 check_irq_on();
4218                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4219
4220                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4221                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4222                                 error = "slabs_full accounting error";
4223                         active_objs += cachep->num;
4224                         active_slabs++;
4225                 }
4226                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4227                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4228                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4229                         if (!slabp->inuse && !error)
4230                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4231                         active_objs += slabp->inuse;
4232                         active_slabs++;
4233                 }
4234                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4235                         if (slabp->inuse && !error)
4236                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4237                         num_slabs++;
4238                 }
4239                 free_objects += l3->free_objects;
4240                 if (l3->shared)
4241                         shared_avail += l3->shared->avail;
4242
4243                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4244         }
4245         num_slabs += active_slabs;
4246         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4247         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4248                 error = "free_objects accounting error";
4249
4250         name = cachep->name;
4251         if (error)
4252                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4253
4254         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4255                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4256                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4257         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4258                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4259         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4260                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4261 #if STATS
4262         {                       /* list3 stats */
4263                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4264                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4265                 unsigned long grown = cachep->grown;
4266                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4267                 unsigned long errors = cachep->errors;
4268                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4269                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4270                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4271                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4272
4273                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4274                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4275                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4276                                 node_frees, overflows);
4277         }
4278         /* cpu stats */
4279         {
4280                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4281                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4282                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4283                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4284
4285                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4286                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4287         }
4288 #endif
4289         seq_putc(m, '\n');
4290         return 0;
4291 }
4292
4293 /*
4294  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4295  *
4296  * Output layout:
4297  * cache-name
4298  * num-active-objs
4299  * total-objs
4300  * object size
4301  * num-active-slabs
4302  * total-slabs
4303  * num-pages-per-slab
4304  * + further values on SMP and with statistics enabled
4305  */
4306
4307 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
4308         .start = s_start,
4309         .next = s_next,
4310         .stop = s_stop,
4311         .show = s_show,
4312 };
4313
4314 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4315 /**
4316  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4317  * @file: unused
4318  * @buffer: user buffer
4319  * @count: data length
4320  * @ppos: unused
4321  */
4322 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4323                        size_t count, loff_t *ppos)
4324 {
4325         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4326         int limit, batchcount, shared, res;
4327         struct kmem_cache *cachep;
4328
4329         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4330                 return -EINVAL;
4331         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4332                 return -EFAULT;
4333         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4334
4335         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4336         if (!tmp)
4337                 return -EINVAL;
4338         *tmp = '\0';
4339         tmp++;
4340         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4341                 return -EINVAL;
4342
4343         /* Find the cache in the chain of caches. */
4344         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4345         res = -EINVAL;
4346         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4347                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4348                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4349                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4350                                 res = 0;
4351                         } else {
4352                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4353                                                        batchcount, shared,
4354                                                        GFP_KERNEL);
4355                         }
4356                         break;
4357                 }
4358         }
4359         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4360         if (res >= 0)
4361                 res = count;
4362         return res;
4363 }
4364
4365 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
4366 {
4367         return seq_open(file, &slabinfo_op);
4368 }
4369
4370 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
4371         .open           = slabinfo_open,
4372         .read           = seq_read,
4373         .write          = slabinfo_write,
4374         .llseek         = seq_lseek,
4375         .release        = seq_release,
4376 };
4377
4378 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4379
4380 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4381 {
4382         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4383         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4384 }
4385
4386 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4387 {
4388         unsigned long *p;
4389         int l;
4390         if (!v)
4391                 return 1;
4392         l = n[1];
4393         p = n + 2;
4394         while (l) {
4395                 int i = l/2;
4396                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4397                 if (*q == v) {
4398                         q[1]++;
4399                         return 1;
4400                 }
4401                 if (*q > v) {
4402                         l = i;
4403                 } else {
4404                         p = q + 2;
4405                         l -= i + 1;
4406                 }
4407         }
4408         if (++n[1] == n[0])
4409                 return 0;
4410         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4411         p[0] = v;
4412         p[1] = 1;
4413         return 1;
4414 }
4415
4416 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4417 {
4418         void *p;
4419         int i;
4420         if (n[0] == n[1])
4421                 return;
4422         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4423                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4424                         continue;
4425                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4426                         return;
4427         }
4428 }
4429
4430 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4431 {
4432 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4433         unsigned long offset, size;
4434         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4435
4436         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4437                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4438                 if (modname[0])
4439                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4440                 return;
4441         }
4442 #endif
4443         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4444 }
4445
4446 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4447 {
4448         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4449         struct slab *slabp;
4450         struct kmem_list3 *l3;
4451         const char *name;
4452         unsigned long *n = m->private;
4453         int node;
4454         int i;
4455
4456         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4457                 return 0;
4458         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4459                 return 0;
4460
4461         /* OK, we can do it */
4462
4463         n[1] = 0;
4464
4465         for_each_online_node(node) {
4466                 l3 = cachep->nodelists[node];
4467                 if (!l3)
4468                         continue;
4469
4470                 check_irq_on();
4471                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4472
4473                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4474                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4475                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4476                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4477                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4478         }
4479         name = cachep->name;
4480         if (n[0] == n[1]) {
4481                 /* Increase the buffer size */
4482                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4483                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4484                 if (!m->private) {
4485                         /* Too bad, we are really out */
4486                         m->private = n;
4487                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4488                         return -ENOMEM;
4489                 }
4490                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4491                 kfree(n);
4492                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4493                 /* Now make sure this entry will be retried */
4494                 m->count = m->size;
4495                 return 0;
4496         }
4497         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4498                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4499                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4500                 seq_putc(m, '\n');
4501         }
4502
4503         return 0;
4504 }
4505
4506 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4507         .start = leaks_start,
4508         .next = s_next,
4509         .stop = s_stop,
4510         .show = leaks_show,
4511 };
4512
4513 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4514 {
4515         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4516         int ret = -ENOMEM;
4517         if (n) {
4518                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4519                 if (!ret) {
4520                         struct seq_file *m = file->private_data;
4521                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4522                         m->private = n;
4523                         n = NULL;
4524                 }
4525                 kfree(n);
4526         }
4527         return ret;
4528 }
4529
4530 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4531         .open           = slabstats_open,
4532         .read           = seq_read,
4533         .llseek         = seq_lseek,
4534         .release        = seq_release_private,
4535 };
4536 #endif
4537
4538 static int __init slab_proc_init(void)
4539 {
4540         proc_create("slabinfo",S_IWUSR|S_IRUGO,NULL,&proc_slabinfo_operations);
4541 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4542         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4543 #endif
4544         return 0;
4545 }
4546 module_init(slab_proc_init);
4547 #endif
4548
4549 /**
4550  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4551  * @objp: Pointer to the object
4552  *
4553  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4554  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4555  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4556  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4557  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4558  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4559  * must not be freed during the duration of the call.
4560  */
4561 size_t ksize(const void *objp)
4562 {
4563         BUG_ON(!objp);
4564         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4565                 return 0;
4566
4567         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4568 }
4569 EXPORT_SYMBOL(ksize);