6d65cf4e4b2e03fb1cbd860a1932ce0cd5cb2621
[linux-3.10.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
120  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
121  *
122  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
123  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
124  *
125  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
126  */
127
128 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
129 #define DEBUG           1
130 #define STATS           1
131 #define FORCED_DEBUG    1
132 #else
133 #define DEBUG           0
134 #define STATS           0
135 #define FORCED_DEBUG    0
136 #endif
137
138 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
139 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
140
141 #ifndef cache_line_size
142 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
143 #endif
144
145 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
146 /*
147  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
148  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
149  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
150  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
151  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
152  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that increasing this value may disable some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392
393         unsigned int flags;             /* constant flags */
394         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
395
396 /* 4) cache_grow/shrink */
397         /* order of pgs per slab (2^n) */
398         unsigned int gfporder;
399
400         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
401         gfp_t gfpflags;
402
403         size_t colour;                  /* cache colouring range */
404         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
405         struct kmem_cache *slabp_cache;
406         unsigned int slab_size;
407         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
408
409         /* constructor func */
410         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
411
412 /* 5) cache creation/removal */
413         const char *name;
414         struct list_head next;
415
416 /* 6) statistics */
417 #if STATS
418         unsigned long num_active;
419         unsigned long num_allocations;
420         unsigned long high_mark;
421         unsigned long grown;
422         unsigned long reaped;
423         unsigned long errors;
424         unsigned long max_freeable;
425         unsigned long node_allocs;
426         unsigned long node_frees;
427         unsigned long node_overflow;
428         atomic_t allochit;
429         atomic_t allocmiss;
430         atomic_t freehit;
431         atomic_t freemiss;
432 #endif
433 #if DEBUG
434         /*
435          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
436          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
437          * object size including these internal fields, the following two
438          * variables contain the offset to the user object and its size.
439          */
440         int obj_offset;
441         int obj_size;
442 #endif
443         /*
444          * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size
445          * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES
446          * (see kmem_cache_init())
447          * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache
448          * is statically defined, so we reserve the max number of nodes.
449          */
450         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
451         /*
452          * Do not add fields after nodelists[]
453          */
454 };
455
456 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
457 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
458
459 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
460 /*
461  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
462  * cpucache drain/refill cycles.
463  *
464  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
465  * which could lock up otherwise freeable slabs.
466  */
467 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
468 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
469
470 #if STATS
471 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
472 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
473 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
474 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
475 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
476 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
477         do {                                                            \
478                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
479                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
480         } while (0)
481 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
482 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
483 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
484 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
485 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
486         do {                                                            \
487                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
488                         (x)->max_freeable = i;                          \
489         } while (0)
490 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
491 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
492 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
493 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
494 #else
495 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
496 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
498 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
499 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
500 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
501 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
502 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
503 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
504 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
505 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
506 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
507 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
508 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
509 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
510 #endif
511
512 #if DEBUG
513
514 /*
515  * memory layout of objects:
516  * 0            : objp
517  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
518  *              the end of an object is aligned with the end of the real
519  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
520  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
521  *              redzone word.
522  * cachep->obj_offset: The real object.
523  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
524  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
525  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
526  */
527 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
528 {
529         return cachep->obj_offset;
530 }
531
532 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
533 {
534         return cachep->obj_size;
535 }
536
537 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
538 {
539         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
540         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
541                                       sizeof(unsigned long long));
542 }
543
544 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
545 {
546         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
547         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
548                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
549                                               sizeof(unsigned long long) -
550                                               BYTES_PER_WORD);
551         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
552                                        sizeof(unsigned long long));
553 }
554
555 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
556 {
557         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
558         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
559 }
560
561 #else
562
563 #define obj_offset(x)                   0
564 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
565 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
566 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
567 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
568
569 #endif
570
571 /*
572  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
573  */
574 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
575 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
576 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
577
578 /*
579  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
580  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
581  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
582  */
583 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
584 {
585         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
586 }
587
588 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
589 {
590         page = compound_head(page);
591         BUG_ON(!PageSlab(page));
592         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
593 }
594
595 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
596 {
597         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
598 }
599
600 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
601 {
602         BUG_ON(!PageSlab(page));
603         return (struct slab *)page->lru.prev;
604 }
605
606 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
607 {
608         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
609         return page_get_cache(page);
610 }
611
612 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
613 {
614         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
615         return page_get_slab(page);
616 }
617
618 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
619                                  unsigned int idx)
620 {
621         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
622 }
623
624 /*
625  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
626  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
627  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
628  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
629  */
630 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
631                                         const struct slab *slab, void *obj)
632 {
633         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
634         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
635 }
636
637 /*
638  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
639  */
640 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
641 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
642 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
643         CACHE(ULONG_MAX)
644 #undef CACHE
645 };
646 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
647
648 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
649 struct cache_names {
650         char *name;
651         char *name_dma;
652 };
653
654 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
655 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
656 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
657         {NULL,}
658 #undef CACHE
659 };
660
661 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
662     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
663 static struct arraycache_init initarray_generic =
664     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
665
666 /* internal cache of cache description objs */
667 static struct kmem_cache cache_cache = {
668         .batchcount = 1,
669         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
670         .shared = 1,
671         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
672         .name = "kmem_cache",
673 };
674
675 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
676
677 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
678
679 /*
680  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
681  * for other slabs "off slab".
682  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
683  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
684  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
685  *
686  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
687  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
688  * then comes back up during hotplug
689  */
690 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
691 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
692
693 static inline void init_lock_keys(void)
694
695 {
696         int q;
697         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
698
699         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
700                 for_each_node(q) {
701                         struct array_cache **alc;
702                         int r;
703                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
704                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
705                                 continue;
706                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
707                         alc = l3->alien;
708                         /*
709                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
710                          * should go away when common slab code is taught to
711                          * work even without alien caches.
712                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
713                          * for alloc_alien_cache,
714                          */
715                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
716                                 continue;
717                         for_each_node(r) {
718                                 if (alc[r])
719                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
720                                              &on_slab_alc_key);
721                         }
722                 }
723                 s++;
724         }
725 }
726 #else
727 static inline void init_lock_keys(void)
728 {
729 }
730 #endif
731
732 /*
733  * 1. Guard access to the cache-chain.
734  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
735  */
736 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
737 static struct list_head cache_chain;
738
739 /*
740  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
741  * until the general caches are up.
742  */
743 static enum {
744         NONE,
745         PARTIAL_AC,
746         PARTIAL_L3,
747         FULL
748 } g_cpucache_up;
749
750 /*
751  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
752  */
753 int slab_is_available(void)
754 {
755         return g_cpucache_up == FULL;
756 }
757
758 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
759
760 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
761 {
762         return cachep->array[smp_processor_id()];
763 }
764
765 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
766                                                         gfp_t gfpflags)
767 {
768         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
769
770 #if DEBUG
771         /* This happens if someone tries to call
772          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
773          * the generic caches are initialized.
774          */
775         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
776 #endif
777         WARN_ON_ONCE(size == 0);
778         while (size > csizep->cs_size)
779                 csizep++;
780
781         /*
782          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
783          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
784          * for large kmalloc calls required.
785          */
786 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
787         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
788                 return csizep->cs_dmacachep;
789 #endif
790         return csizep->cs_cachep;
791 }
792
793 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
794 {
795         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
796 }
797
798 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
799 {
800         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
801 }
802
803 /*
804  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
805  */
806 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
807                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
808                            unsigned int *num)
809 {
810         int nr_objs;
811         size_t mgmt_size;
812         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
813
814         /*
815          * The slab management structure can be either off the slab or
816          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
817          * slab is used for:
818          *
819          * - The struct slab
820          * - One kmem_bufctl_t for each object
821          * - Padding to respect alignment of @align
822          * - @buffer_size bytes for each object
823          *
824          * If the slab management structure is off the slab, then the
825          * alignment will already be calculated into the size. Because
826          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
827          * correct alignment when allocated.
828          */
829         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
830                 mgmt_size = 0;
831                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
832
833                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
834                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
835         } else {
836                 /*
837                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
838                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
839                  * least @align. In the worst case, this result will
840                  * be one greater than the number of objects that fit
841                  * into the memory allocation when taking the padding
842                  * into account.
843                  */
844                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
845                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
846
847                 /*
848                  * This calculated number will be either the right
849                  * amount, or one greater than what we want.
850                  */
851                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
852                        > slab_size)
853                         nr_objs--;
854
855                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
856                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
857
858                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
859         }
860         *num = nr_objs;
861         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
862 }
863
864 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
865
866 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
867                         char *msg)
868 {
869         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
870                function, cachep->name, msg);
871         dump_stack();
872 }
873
874 /*
875  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
876  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
877  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
878  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
879  * line
880   */
881
882 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
883 static int __init noaliencache_setup(char *s)
884 {
885         use_alien_caches = 0;
886         return 1;
887 }
888 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
889
890 #ifdef CONFIG_NUMA
891 /*
892  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
893  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
894  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
895  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
896  */
897 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
898
899 static void init_reap_node(int cpu)
900 {
901         int node;
902
903         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
904         if (node == MAX_NUMNODES)
905                 node = first_node(node_online_map);
906
907         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
908 }
909
910 static void next_reap_node(void)
911 {
912         int node = __get_cpu_var(reap_node);
913
914         node = next_node(node, node_online_map);
915         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
916                 node = first_node(node_online_map);
917         __get_cpu_var(reap_node) = node;
918 }
919
920 #else
921 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
922 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
923 #endif
924
925 /*
926  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
927  * via the workqueue/eventd.
928  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
929  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
930  * lock.
931  */
932 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
933 {
934         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
935
936         /*
937          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
938          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
939          * at that time.
940          */
941         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
942                 init_reap_node(cpu);
943                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
944                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
945                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
946         }
947 }
948
949 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
950                                             int batchcount)
951 {
952         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
953         struct array_cache *nc = NULL;
954
955         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
956         if (nc) {
957                 nc->avail = 0;
958                 nc->limit = entries;
959                 nc->batchcount = batchcount;
960                 nc->touched = 0;
961                 spin_lock_init(&nc->lock);
962         }
963         return nc;
964 }
965
966 /*
967  * Transfer objects in one arraycache to another.
968  * Locking must be handled by the caller.
969  *
970  * Return the number of entries transferred.
971  */
972 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
973                 struct array_cache *from, unsigned int max)
974 {
975         /* Figure out how many entries to transfer */
976         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
977
978         if (!nr)
979                 return 0;
980
981         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
982                         sizeof(void *) *nr);
983
984         from->avail -= nr;
985         to->avail += nr;
986         to->touched = 1;
987         return nr;
988 }
989
990 #ifndef CONFIG_NUMA
991
992 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
993 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
994
995 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
996 {
997         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
998 }
999
1000 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1001 {
1002 }
1003
1004 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1005 {
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1010                 gfp_t flags)
1011 {
1012         return NULL;
1013 }
1014
1015 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1016                  gfp_t flags, int nodeid)
1017 {
1018         return NULL;
1019 }
1020
1021 #else   /* CONFIG_NUMA */
1022
1023 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1024 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1025
1026 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1027 {
1028         struct array_cache **ac_ptr;
1029         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1030         int i;
1031
1032         if (limit > 1)
1033                 limit = 12;
1034         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1035         if (ac_ptr) {
1036                 for_each_node(i) {
1037                         if (i == node || !node_online(i)) {
1038                                 ac_ptr[i] = NULL;
1039                                 continue;
1040                         }
1041                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1042                         if (!ac_ptr[i]) {
1043                                 for (i--; i <= 0; i--)
1044                                         kfree(ac_ptr[i]);
1045                                 kfree(ac_ptr);
1046                                 return NULL;
1047                         }
1048                 }
1049         }
1050         return ac_ptr;
1051 }
1052
1053 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1054 {
1055         int i;
1056
1057         if (!ac_ptr)
1058                 return;
1059         for_each_node(i)
1060             kfree(ac_ptr[i]);
1061         kfree(ac_ptr);
1062 }
1063
1064 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1065                                 struct array_cache *ac, int node)
1066 {
1067         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1068
1069         if (ac->avail) {
1070                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1071                 /*
1072                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1073                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1074                  * into the free lists and getting them back later.
1075                  */
1076                 if (rl3->shared)
1077                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1078
1079                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1080                 ac->avail = 0;
1081                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1082         }
1083 }
1084
1085 /*
1086  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1087  */
1088 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1089 {
1090         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1091
1092         if (l3->alien) {
1093                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1094
1095                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1096                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1097                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1098                 }
1099         }
1100 }
1101
1102 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1103                                 struct array_cache **alien)
1104 {
1105         int i = 0;
1106         struct array_cache *ac;
1107         unsigned long flags;
1108
1109         for_each_online_node(i) {
1110                 ac = alien[i];
1111                 if (ac) {
1112                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1113                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1114                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1115                 }
1116         }
1117 }
1118
1119 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1120 {
1121         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1122         int nodeid = slabp->nodeid;
1123         struct kmem_list3 *l3;
1124         struct array_cache *alien = NULL;
1125         int node;
1126
1127         node = numa_node_id();
1128
1129         /*
1130          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1131          * cache on this cpu.
1132          */
1133         if (likely(slabp->nodeid == node))
1134                 return 0;
1135
1136         l3 = cachep->nodelists[node];
1137         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1138         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1139                 alien = l3->alien[nodeid];
1140                 spin_lock(&alien->lock);
1141                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1142                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1143                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1144                 }
1145                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1146                 spin_unlock(&alien->lock);
1147         } else {
1148                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1149                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1150                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1151         }
1152         return 1;
1153 }
1154 #endif
1155
1156 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1157                                     unsigned long action, void *hcpu)
1158 {
1159         long cpu = (long)hcpu;
1160         struct kmem_cache *cachep;
1161         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1162         int node = cpu_to_node(cpu);
1163         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1164
1165         switch (action) {
1166         case CPU_LOCK_ACQUIRE:
1167                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1168                 break;
1169         case CPU_UP_PREPARE:
1170         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1171                 /*
1172                  * We need to do this right in the beginning since
1173                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1174                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1175                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1176                  */
1177
1178                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1179                         /*
1180                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1181                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1182                          * node has not already allocated this
1183                          */
1184                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1185                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1186                                 if (!l3)
1187                                         goto bad;
1188                                 kmem_list3_init(l3);
1189                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1190                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1191
1192                                 /*
1193                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1194                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1195                                  * protection here.
1196                                  */
1197                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1198                         }
1199
1200                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1201                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1202                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1203                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1204                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1205                 }
1206
1207                 /*
1208                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1209                  * array caches
1210                  */
1211                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1212                         struct array_cache *nc;
1213                         struct array_cache *shared = NULL;
1214                         struct array_cache **alien = NULL;
1215
1216                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1217                                                 cachep->batchcount);
1218                         if (!nc)
1219                                 goto bad;
1220                         if (cachep->shared) {
1221                                 shared = alloc_arraycache(node,
1222                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1223                                         0xbaadf00d);
1224                                 if (!shared)
1225                                         goto bad;
1226                         }
1227                         if (use_alien_caches) {
1228                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1229                                 if (!alien)
1230                                         goto bad;
1231                         }
1232                         cachep->array[cpu] = nc;
1233                         l3 = cachep->nodelists[node];
1234                         BUG_ON(!l3);
1235
1236                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1237                         if (!l3->shared) {
1238                                 /*
1239                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1240                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1241                                  */
1242                                 l3->shared = shared;
1243                                 shared = NULL;
1244                         }
1245 #ifdef CONFIG_NUMA
1246                         if (!l3->alien) {
1247                                 l3->alien = alien;
1248                                 alien = NULL;
1249                         }
1250 #endif
1251                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1252                         kfree(shared);
1253                         free_alien_cache(alien);
1254                 }
1255                 break;
1256         case CPU_ONLINE:
1257         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1258                 start_cpu_timer(cpu);
1259                 break;
1260 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1261         case CPU_DOWN_PREPARE:
1262         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1263                 /*
1264                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1265                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1266                  * anything expensive but will only modify reap_work
1267                  * and reschedule the timer.
1268                 */
1269                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1270                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1271                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1272                 break;
1273         case CPU_DOWN_FAILED:
1274         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1275                 start_cpu_timer(cpu);
1276                 break;
1277         case CPU_DEAD:
1278         case CPU_DEAD_FROZEN:
1279                 /*
1280                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1281                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1282                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1283                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1284                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1285                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1286                  */
1287                 /* fall thru */
1288 #endif
1289         case CPU_UP_CANCELED:
1290         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1291                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1292                         struct array_cache *nc;
1293                         struct array_cache *shared;
1294                         struct array_cache **alien;
1295                         cpumask_t mask;
1296
1297                         mask = node_to_cpumask(node);
1298                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1299                         nc = cachep->array[cpu];
1300                         cachep->array[cpu] = NULL;
1301                         l3 = cachep->nodelists[node];
1302
1303                         if (!l3)
1304                                 goto free_array_cache;
1305
1306                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1307
1308                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1309                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1310                         if (nc)
1311                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1312
1313                         if (!cpus_empty(mask)) {
1314                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1315                                 goto free_array_cache;
1316                         }
1317
1318                         shared = l3->shared;
1319                         if (shared) {
1320                                 free_block(cachep, shared->entry,
1321                                            shared->avail, node);
1322                                 l3->shared = NULL;
1323                         }
1324
1325                         alien = l3->alien;
1326                         l3->alien = NULL;
1327
1328                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1329
1330                         kfree(shared);
1331                         if (alien) {
1332                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1333                                 free_alien_cache(alien);
1334                         }
1335 free_array_cache:
1336                         kfree(nc);
1337                 }
1338                 /*
1339                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1340                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1341                  * shrink each nodelist to its limit.
1342                  */
1343                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1344                         l3 = cachep->nodelists[node];
1345                         if (!l3)
1346                                 continue;
1347                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1348                 }
1349                 break;
1350         case CPU_LOCK_RELEASE:
1351                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1352                 break;
1353         }
1354         return NOTIFY_OK;
1355 bad:
1356         return NOTIFY_BAD;
1357 }
1358
1359 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1360         &cpuup_callback, NULL, 0
1361 };
1362
1363 /*
1364  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1365  */
1366 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1367                         int nodeid)
1368 {
1369         struct kmem_list3 *ptr;
1370
1371         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1372         BUG_ON(!ptr);
1373
1374         local_irq_disable();
1375         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1376         /*
1377          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1378          */
1379         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1380
1381         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1382         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1383         local_irq_enable();
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1388  * before smp_init().
1389  */
1390 void __init kmem_cache_init(void)
1391 {
1392         size_t left_over;
1393         struct cache_sizes *sizes;
1394         struct cache_names *names;
1395         int i;
1396         int order;
1397         int node;
1398
1399         if (num_possible_nodes() == 1)
1400                 use_alien_caches = 0;
1401
1402         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1403                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1404                 if (i < MAX_NUMNODES)
1405                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1406         }
1407
1408         /*
1409          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1410          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1411          */
1412         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1413                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1414
1415         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1416          * from caches that do not exist yet:
1417          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1418          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1419          *    cache_cache is statically allocated.
1420          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1421          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1422          *    array at the end of the bootstrap.
1423          * 2) Create the first kmalloc cache.
1424          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1425          *    An __init data area is used for the head array.
1426          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1427          *    head arrays.
1428          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1429          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1430          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1431          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1432          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1433          */
1434
1435         node = numa_node_id();
1436
1437         /* 1) create the cache_cache */
1438         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1439         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1440         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1441         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1442         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1443
1444         /*
1445          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1446          * can be less than MAX_NUMNODES.
1447          */
1448         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1449                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1450 #if DEBUG
1451         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1452 #endif
1453         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1454                                         cache_line_size());
1455         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1456                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1457
1458         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1459                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1460                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1461                 if (cache_cache.num)
1462                         break;
1463         }
1464         BUG_ON(!cache_cache.num);
1465         cache_cache.gfporder = order;
1466         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1467         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1468                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1469
1470         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1471         sizes = malloc_sizes;
1472         names = cache_names;
1473
1474         /*
1475          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1476          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1477          * bug.
1478          */
1479
1480         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1481                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1482                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1483                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1484                                         NULL, NULL);
1485
1486         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1487                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1488                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1489                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1490                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1491                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1492                                 NULL, NULL);
1493         }
1494
1495         slab_early_init = 0;
1496
1497         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1498                 /*
1499                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1500                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1501                  * eliminates "false sharing".
1502                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1503                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1504                  */
1505                 if (!sizes->cs_cachep) {
1506                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1507                                         sizes->cs_size,
1508                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1509                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1510                                         NULL, NULL);
1511                 }
1512 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1513                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1514                                         names->name_dma,
1515                                         sizes->cs_size,
1516                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1517                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1518                                                 SLAB_PANIC,
1519                                         NULL, NULL);
1520 #endif
1521                 sizes++;
1522                 names++;
1523         }
1524         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1525         {
1526                 struct array_cache *ptr;
1527
1528                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1529
1530                 local_irq_disable();
1531                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1532                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1533                        sizeof(struct arraycache_init));
1534                 /*
1535                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1536                  */
1537                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1538
1539                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1540                 local_irq_enable();
1541
1542                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1543
1544                 local_irq_disable();
1545                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1546                        != &initarray_generic.cache);
1547                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1548                        sizeof(struct arraycache_init));
1549                 /*
1550                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1551                  */
1552                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1553
1554                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1555                     ptr;
1556                 local_irq_enable();
1557         }
1558         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1559         {
1560                 int nid;
1561
1562                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1563                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1564
1565                 for_each_online_node(nid) {
1566                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1567                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1568
1569                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1570                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1571                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1572                         }
1573                 }
1574         }
1575
1576         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1577         {
1578                 struct kmem_cache *cachep;
1579                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1580                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1581                         if (enable_cpucache(cachep))
1582                                 BUG();
1583                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1584         }
1585
1586         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1587         init_lock_keys();
1588
1589
1590         /* Done! */
1591         g_cpucache_up = FULL;
1592
1593         /*
1594          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1595          * cpu_cache_get for all new cpus
1596          */
1597         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1598
1599         /*
1600          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1601          * of the kernel is not yet operational.
1602          */
1603 }
1604
1605 static int __init cpucache_init(void)
1606 {
1607         int cpu;
1608
1609         /*
1610          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1611          */
1612         for_each_online_cpu(cpu)
1613                 start_cpu_timer(cpu);
1614         return 0;
1615 }
1616 __initcall(cpucache_init);
1617
1618 /*
1619  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1620  *
1621  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1622  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1623  * would be relatively rare and ignorable.
1624  */
1625 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1626 {
1627         struct page *page;
1628         int nr_pages;
1629         int i;
1630
1631 #ifndef CONFIG_MMU
1632         /*
1633          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1634          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1635          */
1636         flags |= __GFP_COMP;
1637 #endif
1638
1639         flags |= cachep->gfpflags;
1640
1641         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1642         if (!page)
1643                 return NULL;
1644
1645         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1646         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1647                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1648                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1649         else
1650                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1651                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1652         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1653                 __SetPageSlab(page + i);
1654         return page_address(page);
1655 }
1656
1657 /*
1658  * Interface to system's page release.
1659  */
1660 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1661 {
1662         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1663         struct page *page = virt_to_page(addr);
1664         const unsigned long nr_freed = i;
1665
1666         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1667                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1668                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1669         else
1670                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1671                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1672         while (i--) {
1673                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1674                 __ClearPageSlab(page);
1675                 page++;
1676         }
1677         if (current->reclaim_state)
1678                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1679         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1680 }
1681
1682 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1683 {
1684         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1685         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1686
1687         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1688         if (OFF_SLAB(cachep))
1689                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1690 }
1691
1692 #if DEBUG
1693
1694 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1695 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1696                             unsigned long caller)
1697 {
1698         int size = obj_size(cachep);
1699
1700         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1701
1702         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1703                 return;
1704
1705         *addr++ = 0x12345678;
1706         *addr++ = caller;
1707         *addr++ = smp_processor_id();
1708         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1709         {
1710                 unsigned long *sptr = &caller;
1711                 unsigned long svalue;
1712
1713                 while (!kstack_end(sptr)) {
1714                         svalue = *sptr++;
1715                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1716                                 *addr++ = svalue;
1717                                 size -= sizeof(unsigned long);
1718                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1719                                         break;
1720                         }
1721                 }
1722
1723         }
1724         *addr++ = 0x87654321;
1725 }
1726 #endif
1727
1728 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1729 {
1730         int size = obj_size(cachep);
1731         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1732
1733         memset(addr, val, size);
1734         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1735 }
1736
1737 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1738 {
1739         int i;
1740         unsigned char error = 0;
1741         int bad_count = 0;
1742
1743         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1744         for (i = 0; i < limit; i++) {
1745                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1746                         error = data[offset + i];
1747                         bad_count++;
1748                 }
1749                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1750         }
1751         printk("\n");
1752
1753         if (bad_count == 1) {
1754                 error ^= POISON_FREE;
1755                 if (!(error & (error - 1))) {
1756                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1757                                         "bad RAM.\n");
1758 #ifdef CONFIG_X86
1759                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1760                                         "test tool.\n");
1761 #else
1762                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1763 #endif
1764                 }
1765         }
1766 }
1767 #endif
1768
1769 #if DEBUG
1770
1771 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1772 {
1773         int i, size;
1774         char *realobj;
1775
1776         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1777                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1778                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1779                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1780         }
1781
1782         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1783                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1784                         *dbg_userword(cachep, objp));
1785                 print_symbol("(%s)",
1786                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1787                 printk("\n");
1788         }
1789         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1790         size = obj_size(cachep);
1791         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1792                 int limit;
1793                 limit = 16;
1794                 if (i + limit > size)
1795                         limit = size - i;
1796                 dump_line(realobj, i, limit);
1797         }
1798 }
1799
1800 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1801 {
1802         char *realobj;
1803         int size, i;
1804         int lines = 0;
1805
1806         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1807         size = obj_size(cachep);
1808
1809         for (i = 0; i < size; i++) {
1810                 char exp = POISON_FREE;
1811                 if (i == size - 1)
1812                         exp = POISON_END;
1813                 if (realobj[i] != exp) {
1814                         int limit;
1815                         /* Mismatch ! */
1816                         /* Print header */
1817                         if (lines == 0) {
1818                                 printk(KERN_ERR
1819                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1820                                         cachep->name, realobj, size);
1821                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1822                         }
1823                         /* Hexdump the affected line */
1824                         i = (i / 16) * 16;
1825                         limit = 16;
1826                         if (i + limit > size)
1827                                 limit = size - i;
1828                         dump_line(realobj, i, limit);
1829                         i += 16;
1830                         lines++;
1831                         /* Limit to 5 lines */
1832                         if (lines > 5)
1833                                 break;
1834                 }
1835         }
1836         if (lines != 0) {
1837                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1838                  * exist:
1839                  */
1840                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1841                 unsigned int objnr;
1842
1843                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1844                 if (objnr) {
1845                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1846                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1847                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1848                                realobj, size);
1849                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1850                 }
1851                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1852                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1853                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1854                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1855                                realobj, size);
1856                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1857                 }
1858         }
1859 }
1860 #endif
1861
1862 #if DEBUG
1863 /**
1864  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1865  * @cachep: cache pointer being destroyed
1866  * @slabp: slab pointer being destroyed
1867  *
1868  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1869  * destroyed.
1870  */
1871 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1872 {
1873         int i;
1874         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1875                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1876
1877                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1878 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1879                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1880                                         OFF_SLAB(cachep))
1881                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1882                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1883                         else
1884                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1885 #else
1886                         check_poison_obj(cachep, objp);
1887 #endif
1888                 }
1889                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1890                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1891                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1892                                            "was overwritten");
1893                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1894                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1895                                            "was overwritten");
1896                 }
1897         }
1898 }
1899 #else
1900 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1901 {
1902 }
1903 #endif
1904
1905 /**
1906  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1907  * @cachep: cache pointer being destroyed
1908  * @slabp: slab pointer being destroyed
1909  *
1910  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1911  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1912  * cache-lock is not held/needed.
1913  */
1914 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1915 {
1916         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1917
1918         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1919         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1920                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1921
1922                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1923                 slab_rcu->cachep = cachep;
1924                 slab_rcu->addr = addr;
1925                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1926         } else {
1927                 kmem_freepages(cachep, addr);
1928                 if (OFF_SLAB(cachep))
1929                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1930         }
1931 }
1932
1933 /*
1934  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1935  * size of kmem_list3.
1936  */
1937 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1938 {
1939         int node;
1940
1941         for_each_online_node(node) {
1942                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1943                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1944                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1945                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1946         }
1947 }
1948
1949 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1950 {
1951         int i;
1952         struct kmem_list3 *l3;
1953
1954         for_each_online_cpu(i)
1955             kfree(cachep->array[i]);
1956
1957         /* NUMA: free the list3 structures */
1958         for_each_online_node(i) {
1959                 l3 = cachep->nodelists[i];
1960                 if (l3) {
1961                         kfree(l3->shared);
1962                         free_alien_cache(l3->alien);
1963                         kfree(l3);
1964                 }
1965         }
1966         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1967 }
1968
1969
1970 /**
1971  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1972  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1973  * @size: size of objects to be created in this cache.
1974  * @align: required alignment for the objects.
1975  * @flags: slab allocation flags
1976  *
1977  * Also calculates the number of objects per slab.
1978  *
1979  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1980  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1981  * towards high-order requests, this should be changed.
1982  */
1983 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1984                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1985 {
1986         unsigned long offslab_limit;
1987         size_t left_over = 0;
1988         int gfporder;
1989
1990         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1991                 unsigned int num;
1992                 size_t remainder;
1993
1994                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1995                 if (!num)
1996                         continue;
1997
1998                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1999                         /*
2000                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2001                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2002                          * looping condition in cache_grow().
2003                          */
2004                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2005                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2006
2007                         if (num > offslab_limit)
2008                                 break;
2009                 }
2010
2011                 /* Found something acceptable - save it away */
2012                 cachep->num = num;
2013                 cachep->gfporder = gfporder;
2014                 left_over = remainder;
2015
2016                 /*
2017                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2018                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2019                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2020                  */
2021                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2022                         break;
2023
2024                 /*
2025                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2026                  * currently bad for the gfp()s.
2027                  */
2028                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2029                         break;
2030
2031                 /*
2032                  * Acceptable internal fragmentation?
2033                  */
2034                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2035                         break;
2036         }
2037         return left_over;
2038 }
2039
2040 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2041 {
2042         if (g_cpucache_up == FULL)
2043                 return enable_cpucache(cachep);
2044
2045         if (g_cpucache_up == NONE) {
2046                 /*
2047                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2048                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2049                  * further caches will BUG().
2050                  */
2051                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2052
2053                 /*
2054                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2055                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2056                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2057                  */
2058                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2059                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2060                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2061                 else
2062                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2063         } else {
2064                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2065                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2066
2067                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2068                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2069                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2070                 } else {
2071                         int node;
2072                         for_each_online_node(node) {
2073                                 cachep->nodelists[node] =
2074                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2075                                                 GFP_KERNEL, node);
2076                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2077                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2078                         }
2079                 }
2080         }
2081         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2082                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2083                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2084
2085         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2086         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2087         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2088         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2089         cachep->batchcount = 1;
2090         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2091         return 0;
2092 }
2093
2094 /**
2095  * kmem_cache_create - Create a cache.
2096  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2097  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2098  * @align: The required alignment for the objects.
2099  * @flags: SLAB flags
2100  * @ctor: A constructor for the objects.
2101  * @dtor: A destructor for the objects (not implemented anymore).
2102  *
2103  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2104  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2105  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2106  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2107  *
2108  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2109  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2110  *
2111  * The flags are
2112  *
2113  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2114  * to catch references to uninitialised memory.
2115  *
2116  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2117  * for buffer overruns.
2118  *
2119  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2120  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2121  * as davem.
2122  */
2123 struct kmem_cache *
2124 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2125         unsigned long flags,
2126         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2127         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2128 {
2129         size_t left_over, slab_size, ralign;
2130         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2131
2132         /*
2133          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2134          */
2135         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2136             size > KMALLOC_MAX_SIZE || dtor) {
2137                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2138                                 name);
2139                 BUG();
2140         }
2141
2142         /*
2143          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2144          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2145          */
2146         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2147
2148         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2149                 char tmp;
2150                 int res;
2151
2152                 /*
2153                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2154                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2155                  * area of the module.  Print a warning.
2156                  */
2157                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2158                 if (res) {
2159                         printk(KERN_ERR
2160                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2161                                pc->buffer_size);
2162                         continue;
2163                 }
2164
2165                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2166                         printk(KERN_ERR
2167                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2168                         dump_stack();
2169                         goto oops;
2170                 }
2171         }
2172
2173 #if DEBUG
2174         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2175 #if FORCED_DEBUG
2176         /*
2177          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2178          * large objects, if the increased size would increase the object size
2179          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2180          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2181          */
2182         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2183                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2184         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2185                 flags |= SLAB_POISON;
2186 #endif
2187         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2188                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2189 #endif
2190         /*
2191          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2192          * isn't available.
2193          */
2194         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2195
2196         /*
2197          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2198          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2199          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2200          */
2201         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2202                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2203                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2204         }
2205
2206         /* calculate the final buffer alignment: */
2207
2208         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2209         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2210                 /*
2211                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2212                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2213                  * one cacheline.
2214                  */
2215                 ralign = cache_line_size();
2216                 while (size <= ralign / 2)
2217                         ralign /= 2;
2218         } else {
2219                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2220         }
2221
2222         /*
2223          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2224          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2225          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2226          */
2227         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2228                 ralign = __alignof__(unsigned long long);
2229
2230         /* 2) arch mandated alignment */
2231         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2232                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2233         }
2234         /* 3) caller mandated alignment */
2235         if (ralign < align) {
2236                 ralign = align;
2237         }
2238         /* disable debug if necessary */
2239         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2240                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2241         /*
2242          * 4) Store it.
2243          */
2244         align = ralign;
2245
2246         /* Get cache's description obj. */
2247         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2248         if (!cachep)
2249                 goto oops;
2250
2251 #if DEBUG
2252         cachep->obj_size = size;
2253
2254         /*
2255          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2256          * into align above.
2257          */
2258         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2259                 /* add space for red zone words */
2260                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2261                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2262         }
2263         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2264                 /* user store requires one word storage behind the end of
2265                  * the real object.
2266                  */
2267                 size += BYTES_PER_WORD;
2268         }
2269 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2270         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2271             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2272                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2273                 size = PAGE_SIZE;
2274         }
2275 #endif
2276 #endif
2277
2278         /*
2279          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2280          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2281          * it too early on.)
2282          */
2283         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2284                 /*
2285                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2286                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2287                  */
2288                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2289
2290         size = ALIGN(size, align);
2291
2292         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2293
2294         if (!cachep->num) {
2295                 printk(KERN_ERR
2296                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2297                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2298                 cachep = NULL;
2299                 goto oops;
2300         }
2301         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2302                           + sizeof(struct slab), align);
2303
2304         /*
2305          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2306          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2307          */
2308         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2309                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2310                 left_over -= slab_size;
2311         }
2312
2313         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2314                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2315                 slab_size =
2316                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2317         }
2318
2319         cachep->colour_off = cache_line_size();
2320         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2321         if (cachep->colour_off < align)
2322                 cachep->colour_off = align;
2323         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2324         cachep->slab_size = slab_size;
2325         cachep->flags = flags;
2326         cachep->gfpflags = 0;
2327         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2328                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2329         cachep->buffer_size = size;
2330         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2331
2332         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2333                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2334                 /*
2335                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2336                  * But since we go off slab only for object size greater than
2337                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2338                  * this should not happen at all.
2339                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2340                  */
2341                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2342         }
2343         cachep->ctor = ctor;
2344         cachep->name = name;
2345
2346         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2347                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2348                 cachep = NULL;
2349                 goto oops;
2350         }
2351
2352         /* cache setup completed, link it into the list */
2353         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2354 oops:
2355         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2356                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2357                       name);
2358         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2359         return cachep;
2360 }
2361 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2362
2363 #if DEBUG
2364 static void check_irq_off(void)
2365 {
2366         BUG_ON(!irqs_disabled());
2367 }
2368
2369 static void check_irq_on(void)
2370 {
2371         BUG_ON(irqs_disabled());
2372 }
2373
2374 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2375 {
2376 #ifdef CONFIG_SMP
2377         check_irq_off();
2378         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2379 #endif
2380 }
2381
2382 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2383 {
2384 #ifdef CONFIG_SMP
2385         check_irq_off();
2386         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2387 #endif
2388 }
2389
2390 #else
2391 #define check_irq_off() do { } while(0)
2392 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2393 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2394 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2395 #endif
2396
2397 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2398                         struct array_cache *ac,
2399                         int force, int node);
2400
2401 static void do_drain(void *arg)
2402 {
2403         struct kmem_cache *cachep = arg;
2404         struct array_cache *ac;
2405         int node = numa_node_id();
2406
2407         check_irq_off();
2408         ac = cpu_cache_get(cachep);
2409         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2410         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2411         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2412         ac->avail = 0;
2413 }
2414
2415 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2416 {
2417         struct kmem_list3 *l3;
2418         int node;
2419
2420         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2421         check_irq_on();
2422         for_each_online_node(node) {
2423                 l3 = cachep->nodelists[node];
2424                 if (l3 && l3->alien)
2425                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2426         }
2427
2428         for_each_online_node(node) {
2429                 l3 = cachep->nodelists[node];
2430                 if (l3)
2431                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2432         }
2433 }
2434
2435 /*
2436  * Remove slabs from the list of free slabs.
2437  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2438  *
2439  * Returns the actual number of slabs released.
2440  */
2441 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2442                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2443 {
2444         struct list_head *p;
2445         int nr_freed;
2446         struct slab *slabp;
2447
2448         nr_freed = 0;
2449         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2450
2451                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2452                 p = l3->slabs_free.prev;
2453                 if (p == &l3->slabs_free) {
2454                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2455                         goto out;
2456                 }
2457
2458                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2459 #if DEBUG
2460                 BUG_ON(slabp->inuse);
2461 #endif
2462                 list_del(&slabp->list);
2463                 /*
2464                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2465                  * to the cache.
2466                  */
2467                 l3->free_objects -= cache->num;
2468                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2469                 slab_destroy(cache, slabp);
2470                 nr_freed++;
2471         }
2472 out:
2473         return nr_freed;
2474 }
2475
2476 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2477 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2478 {
2479         int ret = 0, i = 0;
2480         struct kmem_list3 *l3;
2481
2482         drain_cpu_caches(cachep);
2483
2484         check_irq_on();
2485         for_each_online_node(i) {
2486                 l3 = cachep->nodelists[i];
2487                 if (!l3)
2488                         continue;
2489
2490                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2491
2492                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2493                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2494         }
2495         return (ret ? 1 : 0);
2496 }
2497
2498 /**
2499  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2500  * @cachep: The cache to shrink.
2501  *
2502  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2503  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2504  */
2505 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2506 {
2507         int ret;
2508         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2509
2510         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2511         ret = __cache_shrink(cachep);
2512         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2513         return ret;
2514 }
2515 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2516
2517 /**
2518  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2519  * @cachep: the cache to destroy
2520  *
2521  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2522  *
2523  * It is expected this function will be called by a module when it is
2524  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2525  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2526  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2527  *
2528  * The cache must be empty before calling this function.
2529  *
2530  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2531  * during the kmem_cache_destroy().
2532  */
2533 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2534 {
2535         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2536
2537         /* Find the cache in the chain of caches. */
2538         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2539         /*
2540          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2541          */
2542         list_del(&cachep->next);
2543         if (__cache_shrink(cachep)) {
2544                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2545                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2546                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2547                 return;
2548         }
2549
2550         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2551                 synchronize_rcu();
2552
2553         __kmem_cache_destroy(cachep);
2554         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2555 }
2556 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2557
2558 /*
2559  * Get the memory for a slab management obj.
2560  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2561  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2562  * come from the same cache which is getting created because,
2563  * when we are searching for an appropriate cache for these
2564  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2565  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2566  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2567  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2568  */
2569 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2570                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2571                                    int nodeid)
2572 {
2573         struct slab *slabp;
2574
2575         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2576                 /* Slab management obj is off-slab. */
2577                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2578                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2579                 if (!slabp)
2580                         return NULL;
2581         } else {
2582                 slabp = objp + colour_off;
2583                 colour_off += cachep->slab_size;
2584         }
2585         slabp->inuse = 0;
2586         slabp->colouroff = colour_off;
2587         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2588         slabp->nodeid = nodeid;
2589         return slabp;
2590 }
2591
2592 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2593 {
2594         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2595 }
2596
2597 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2598                             struct slab *slabp)
2599 {
2600         int i;
2601
2602         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2603                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2604 #if DEBUG
2605                 /* need to poison the objs? */
2606                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2607                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2608                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2609                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2610
2611                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2612                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2613                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2614                 }
2615                 /*
2616                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2617                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2618                  * They must also be threaded.
2619                  */
2620                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2621                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2622                                      0);
2623
2624                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2625                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2626                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2627                                            " end of an object");
2628                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2629                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2630                                            " start of an object");
2631                 }
2632                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2633                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2634                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2635                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2636 #else
2637                 if (cachep->ctor)
2638                         cachep->ctor(objp, cachep, 0);
2639 #endif
2640                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2641         }
2642         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2643         slabp->free = 0;
2644 }
2645
2646 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2647 {
2648         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2649                 if (flags & GFP_DMA)
2650                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2651                 else
2652                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2653         }
2654 }
2655
2656 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2657                                 int nodeid)
2658 {
2659         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2660         kmem_bufctl_t next;
2661
2662         slabp->inuse++;
2663         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2664 #if DEBUG
2665         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2666         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2667 #endif
2668         slabp->free = next;
2669
2670         return objp;
2671 }
2672
2673 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2674                                 void *objp, int nodeid)
2675 {
2676         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2677
2678 #if DEBUG
2679         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2680         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2681
2682         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2683                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2684                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2685                 BUG();
2686         }
2687 #endif
2688         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2689         slabp->free = objnr;
2690         slabp->inuse--;
2691 }
2692
2693 /*
2694  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2695  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2696  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2697  */
2698 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2699                            void *addr)
2700 {
2701         int nr_pages;
2702         struct page *page;
2703
2704         page = virt_to_page(addr);
2705
2706         nr_pages = 1;
2707         if (likely(!PageCompound(page)))
2708                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2709
2710         do {
2711                 page_set_cache(page, cache);
2712                 page_set_slab(page, slab);
2713                 page++;
2714         } while (--nr_pages);
2715 }
2716
2717 /*
2718  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2719  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2720  */
2721 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2722                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2723 {
2724         struct slab *slabp;
2725         size_t offset;
2726         gfp_t local_flags;
2727         struct kmem_list3 *l3;
2728
2729         /*
2730          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2731          * critical path in kmem_cache_alloc().
2732          */
2733         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK));
2734
2735         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2736         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2737         check_irq_off();
2738         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2739         spin_lock(&l3->list_lock);
2740
2741         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2742         offset = l3->colour_next;
2743         l3->colour_next++;
2744         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2745                 l3->colour_next = 0;
2746         spin_unlock(&l3->list_lock);
2747
2748         offset *= cachep->colour_off;
2749
2750         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2751                 local_irq_enable();
2752
2753         /*
2754          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2755          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2756          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2757          * will eventually be caught here (where it matters).
2758          */
2759         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2760
2761         /*
2762          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2763          * 'nodeid'.
2764          */
2765         if (!objp)
2766                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2767         if (!objp)
2768                 goto failed;
2769
2770         /* Get slab management. */
2771         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2772                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2773         if (!slabp)
2774                 goto opps1;
2775
2776         slabp->nodeid = nodeid;
2777         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2778
2779         cache_init_objs(cachep, slabp);
2780
2781         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2782                 local_irq_disable();
2783         check_irq_off();
2784         spin_lock(&l3->list_lock);
2785
2786         /* Make slab active. */
2787         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2788         STATS_INC_GROWN(cachep);
2789         l3->free_objects += cachep->num;
2790         spin_unlock(&l3->list_lock);
2791         return 1;
2792 opps1:
2793         kmem_freepages(cachep, objp);
2794 failed:
2795         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2796                 local_irq_disable();
2797         return 0;
2798 }
2799
2800 #if DEBUG
2801
2802 /*
2803  * Perform extra freeing checks:
2804  * - detect bad pointers.
2805  * - POISON/RED_ZONE checking
2806  */
2807 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2808 {
2809         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2810                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2811                        (unsigned long)objp);
2812                 BUG();
2813         }
2814 }
2815
2816 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2817 {
2818         unsigned long long redzone1, redzone2;
2819
2820         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2821         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2822
2823         /*
2824          * Redzone is ok.
2825          */
2826         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2827                 return;
2828
2829         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2830                 slab_error(cache, "double free detected");
2831         else
2832                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2833
2834         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2835                         obj, redzone1, redzone2);
2836 }
2837
2838 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2839                                    void *caller)
2840 {
2841         struct page *page;
2842         unsigned int objnr;
2843         struct slab *slabp;
2844
2845         objp -= obj_offset(cachep);
2846         kfree_debugcheck(objp);
2847         page = virt_to_head_page(objp);
2848
2849         slabp = page_get_slab(page);
2850
2851         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2852                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2853                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2854                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2855         }
2856         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2857                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2858
2859         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2860
2861         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2862         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2863
2864 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2865         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2866 #endif
2867         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2868 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2869                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2870                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2871                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2872                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2873                 } else {
2874                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2875                 }
2876 #else
2877                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2878 #endif
2879         }
2880         return objp;
2881 }
2882
2883 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2884 {
2885         kmem_bufctl_t i;
2886         int entries = 0;
2887
2888         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2889         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2890                 entries++;
2891                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2892                         goto bad;
2893         }
2894         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2895 bad:
2896                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2897                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2898                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2899                 for (i = 0;
2900                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2901                      i++) {
2902                         if (i % 16 == 0)
2903                                 printk("\n%03x:", i);
2904                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2905                 }
2906                 printk("\n");
2907                 BUG();
2908         }
2909 }
2910 #else
2911 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2912 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2913 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2914 #endif
2915
2916 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2917 {
2918         int batchcount;
2919         struct kmem_list3 *l3;
2920         struct array_cache *ac;
2921         int node;
2922
2923         node = numa_node_id();
2924
2925         check_irq_off();
2926         ac = cpu_cache_get(cachep);
2927 retry:
2928         batchcount = ac->batchcount;
2929         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2930                 /*
2931                  * If there was little recent activity on this cache, then
2932                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2933                  * refill bouncing.
2934                  */
2935                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2936         }
2937         l3 = cachep->nodelists[node];
2938
2939         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2940         spin_lock(&l3->list_lock);
2941
2942         /* See if we can refill from the shared array */
2943         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2944                 goto alloc_done;
2945
2946         while (batchcount > 0) {
2947                 struct list_head *entry;
2948                 struct slab *slabp;
2949                 /* Get slab alloc is to come from. */
2950                 entry = l3->slabs_partial.next;
2951                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2952                         l3->free_touched = 1;
2953                         entry = l3->slabs_free.next;
2954                         if (entry == &l3->slabs_free)
2955                                 goto must_grow;
2956                 }
2957
2958                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2959                 check_slabp(cachep, slabp);
2960                 check_spinlock_acquired(cachep);
2961
2962                 /*
2963                  * The slab was either on partial or free list so
2964                  * there must be at least one object available for
2965                  * allocation.
2966                  */
2967                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
2968
2969                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2970                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2971                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2972                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2973
2974                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2975                                                             node);
2976                 }
2977                 check_slabp(cachep, slabp);
2978
2979                 /* move slabp to correct slabp list: */
2980                 list_del(&slabp->list);
2981                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2982                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2983                 else
2984                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2985         }
2986
2987 must_grow:
2988         l3->free_objects -= ac->avail;
2989 alloc_done:
2990         spin_unlock(&l3->list_lock);
2991
2992         if (unlikely(!ac->avail)) {
2993                 int x;
2994                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
2995
2996                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2997                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2998                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
2999                         return NULL;
3000
3001                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3002                         goto retry;
3003         }
3004         ac->touched = 1;
3005         return ac->entry[--ac->avail];
3006 }
3007
3008 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3009                                                 gfp_t flags)
3010 {
3011         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3012 #if DEBUG
3013         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3014 #endif
3015 }
3016
3017 #if DEBUG
3018 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3019                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3020 {
3021         if (!objp)
3022                 return objp;
3023         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3024 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3025                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3026                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3027                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3028                 else
3029                         check_poison_obj(cachep, objp);
3030 #else
3031                 check_poison_obj(cachep, objp);
3032 #endif
3033                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3034         }
3035         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3036                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3037
3038         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3039                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3040                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3041                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3042                                                 " object was overwritten");
3043                         printk(KERN_ERR
3044                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3045                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3046                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3047                 }
3048                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3049                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3050         }
3051 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3052         {
3053                 struct slab *slabp;
3054                 unsigned objnr;
3055
3056                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3057                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3058                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3059         }
3060 #endif
3061         objp += obj_offset(cachep);
3062         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3063                 cachep->ctor(objp, cachep, 0);
3064 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3065         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3066                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3067                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3068         }
3069 #endif
3070         return objp;
3071 }
3072 #else
3073 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3074 #endif
3075
3076 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3077
3078 static struct failslab_attr {
3079
3080         struct fault_attr attr;
3081
3082         u32 ignore_gfp_wait;
3083 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3084         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3085 #endif
3086
3087 } failslab = {
3088         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3089         .ignore_gfp_wait = 1,
3090 };
3091
3092 static int __init setup_failslab(char *str)
3093 {
3094         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3095 }
3096 __setup("failslab=", setup_failslab);
3097
3098 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3099 {
3100         if (cachep == &cache_cache)
3101                 return 0;
3102         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3103                 return 0;
3104         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3105                 return 0;
3106
3107         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3108 }
3109
3110 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3111
3112 static int __init failslab_debugfs(void)
3113 {
3114         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3115         struct dentry *dir;
3116         int err;
3117
3118         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3119         if (err)
3120                 return err;
3121         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3122
3123         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3124                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3125                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3126
3127         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3128                 err = -ENOMEM;
3129                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3130                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3131         }
3132
3133         return err;
3134 }
3135
3136 late_initcall(failslab_debugfs);
3137
3138 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3139
3140 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3141
3142 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3143 {
3144         return 0;
3145 }
3146
3147 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3148
3149 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3150 {
3151         void *objp;
3152         struct array_cache *ac;
3153
3154         check_irq_off();
3155
3156         ac = cpu_cache_get(cachep);
3157         if (likely(ac->avail)) {
3158                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3159                 ac->touched = 1;
3160                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3161         } else {
3162                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3163                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3164         }
3165         return objp;
3166 }
3167
3168 #ifdef CONFIG_NUMA
3169 /*
3170  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3171  *
3172  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3173  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3174  */
3175 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3176 {
3177         int nid_alloc, nid_here;
3178
3179         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3180                 return NULL;
3181         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3182         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3183                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3184         else if (current->mempolicy)
3185                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3186         if (nid_alloc != nid_here)
3187                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3188         return NULL;
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3193  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3194  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3195  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3196  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3197  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3198  */
3199 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3200 {
3201         struct zonelist *zonelist;
3202         gfp_t local_flags;
3203         struct zone **z;
3204         void *obj = NULL;
3205         int nid;
3206
3207         if (flags & __GFP_THISNODE)
3208                 return NULL;
3209
3210         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3211                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3212         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3213
3214 retry:
3215         /*
3216          * Look through allowed nodes for objects available
3217          * from existing per node queues.
3218          */
3219         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3220                 nid = zone_to_nid(*z);
3221
3222                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3223                         cache->nodelists[nid] &&
3224                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3225                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3226                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3227         }
3228
3229         if (!obj) {
3230                 /*
3231                  * This allocation will be performed within the constraints
3232                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3233                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3234                  * set and go into memory reserves if necessary.
3235                  */
3236                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3237                         local_irq_enable();
3238                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3239                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3240                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3241                         local_irq_disable();
3242                 if (obj) {
3243                         /*
3244                          * Insert into the appropriate per node queues
3245                          */
3246                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3247                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3248                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3249                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3250                                 if (!obj)
3251                                         /*
3252                                          * Another processor may allocate the
3253                                          * objects in the slab since we are
3254                                          * not holding any locks.
3255                                          */
3256                                         goto retry;
3257                         } else {
3258                                 /* cache_grow already freed obj */
3259                                 obj = NULL;
3260                         }
3261                 }
3262         }
3263         return obj;
3264 }
3265
3266 /*
3267  * A interface to enable slab creation on nodeid
3268  */
3269 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3270                                 int nodeid)
3271 {
3272         struct list_head *entry;
3273         struct slab *slabp;
3274         struct kmem_list3 *l3;
3275         void *obj;
3276         int x;
3277
3278         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3279         BUG_ON(!l3);
3280
3281 retry:
3282         check_irq_off();
3283         spin_lock(&l3->list_lock);
3284         entry = l3->slabs_partial.next;
3285         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3286                 l3->free_touched = 1;
3287                 entry = l3->slabs_free.next;
3288                 if (entry == &l3->slabs_free)
3289                         goto must_grow;
3290         }
3291
3292         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3293         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3294         check_slabp(cachep, slabp);
3295
3296         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3297         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3298         STATS_SET_HIGH(cachep);
3299
3300         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3301
3302         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3303         check_slabp(cachep, slabp);
3304         l3->free_objects--;
3305         /* move slabp to correct slabp list: */
3306         list_del(&slabp->list);
3307
3308         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3309                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3310         else
3311                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3312
3313         spin_unlock(&l3->list_lock);
3314         goto done;
3315
3316 must_grow:
3317         spin_unlock(&l3->list_lock);
3318         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3319         if (x)
3320                 goto retry;
3321
3322         return fallback_alloc(cachep, flags);
3323
3324 done:
3325         return obj;
3326 }
3327
3328 /**
3329  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3330  * @cachep: The cache to allocate from.
3331  * @flags: See kmalloc().
3332  * @nodeid: node number of the target node.
3333  * @caller: return address of caller, used for debug information
3334  *
3335  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3336  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3337  *
3338  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3339  */
3340 static __always_inline void *
3341 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3342                    void *caller)
3343 {
3344         unsigned long save_flags;
3345         void *ptr;
3346
3347         if (should_failslab(cachep, flags))
3348                 return NULL;
3349
3350         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3351         local_irq_save(save_flags);
3352
3353         if (unlikely(nodeid == -1))
3354                 nodeid = numa_node_id();
3355
3356         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3357                 /* Node not bootstrapped yet */
3358                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3359                 goto out;
3360         }
3361
3362         if (nodeid == numa_node_id()) {
3363                 /*
3364                  * Use the locally cached objects if possible.
3365                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3366                  * to other nodes. It may fail while we still have
3367                  * objects on other nodes available.
3368                  */
3369                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3370                 if (ptr)
3371                         goto out;
3372         }
3373         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3374         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3375   out:
3376         local_irq_restore(save_flags);
3377         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3378
3379         return ptr;
3380 }
3381
3382 static __always_inline void *
3383 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3384 {
3385         void *objp;
3386
3387         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3388                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3389                 if (objp)
3390                         goto out;
3391         }
3392         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3393
3394         /*
3395          * We may just have run out of memory on the local node.
3396          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3397          */
3398         if (!objp)
3399                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3400
3401   out:
3402         return objp;
3403 }
3404 #else
3405
3406 static __always_inline void *
3407 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3408 {
3409         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3410 }
3411
3412 #endif /* CONFIG_NUMA */
3413
3414 static __always_inline void *
3415 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3416 {
3417         unsigned long save_flags;
3418         void *objp;
3419
3420         if (should_failslab(cachep, flags))
3421                 return NULL;
3422
3423         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3424         local_irq_save(save_flags);
3425         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3426         local_irq_restore(save_flags);
3427         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3428         prefetchw(objp);
3429
3430         return objp;
3431 }
3432
3433 /*
3434  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3435  */
3436 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3437                        int node)
3438 {
3439         int i;
3440         struct kmem_list3 *l3;
3441
3442         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3443                 void *objp = objpp[i];
3444                 struct slab *slabp;
3445
3446                 slabp = virt_to_slab(objp);
3447                 l3 = cachep->nodelists[node];
3448                 list_del(&slabp->list);
3449                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3450                 check_slabp(cachep, slabp);
3451                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3452                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3453                 l3->free_objects++;
3454                 check_slabp(cachep, slabp);
3455
3456                 /* fixup slab chains */
3457                 if (slabp->inuse == 0) {
3458                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3459                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3460                                 /* No need to drop any previously held
3461                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3462                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3463                                  * a different cache, refer to comments before
3464                                  * alloc_slabmgmt.
3465                                  */
3466                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3467                         } else {
3468                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3469                         }
3470                 } else {
3471                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3472                          * partial list on free - maximum time for the
3473                          * other objects to be freed, too.
3474                          */
3475                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3476                 }
3477         }
3478 }
3479
3480 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3481 {
3482         int batchcount;
3483         struct kmem_list3 *l3;
3484         int node = numa_node_id();
3485
3486         batchcount = ac->batchcount;
3487 #if DEBUG
3488         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3489 #endif
3490         check_irq_off();
3491         l3 = cachep->nodelists[node];
3492         spin_lock(&l3->list_lock);
3493         if (l3->shared) {
3494                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3495                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3496                 if (max) {
3497                         if (batchcount > max)
3498                                 batchcount = max;
3499                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3500                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3501                         shared_array->avail += batchcount;
3502                         goto free_done;
3503                 }
3504         }
3505
3506         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3507 free_done:
3508 #if STATS
3509         {
3510                 int i = 0;
3511                 struct list_head *p;
3512
3513                 p = l3->slabs_free.next;
3514                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3515                         struct slab *slabp;
3516
3517                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3518                         BUG_ON(slabp->inuse);
3519
3520                         i++;
3521                         p = p->next;
3522                 }
3523                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3524         }
3525 #endif
3526         spin_unlock(&l3->list_lock);
3527         ac->avail -= batchcount;
3528         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3529 }
3530
3531 /*
3532  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3533  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3534  */
3535 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3536 {
3537         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3538
3539         check_irq_off();
3540         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3541
3542         if (cache_free_alien(cachep, objp))
3543                 return;
3544
3545         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3546                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3547                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3548                 return;
3549         } else {
3550                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3551                 cache_flusharray(cachep, ac);
3552                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3553         }
3554 }
3555
3556 /**
3557  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3558  * @cachep: The cache to allocate from.
3559  * @flags: See kmalloc().
3560  *
3561  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3562  * if the cache has no available objects.
3563  */
3564 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3565 {
3566         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3567 }
3568 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3569
3570 /**
3571  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3572  * @cache: The cache to allocate from.
3573  * @flags: See kmalloc().
3574  *
3575  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3576  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3577  */
3578 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3579 {
3580         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3581         if (ret)
3582                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3583         return ret;
3584 }
3585 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3586
3587 /**
3588  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3589  *      be a slab entry.
3590  * @cachep: the cache we're checking against
3591  * @ptr: pointer to validate
3592  *
3593  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3594  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3595  * part of the slab cache in question, but it at least
3596  * validates that the pointer can be dereferenced and
3597  * looks half-way sane.
3598  *
3599  * Currently only used for dentry validation.
3600  */
3601 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3602 {
3603         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3604         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3605         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3606         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3607         struct page *page;
3608
3609         if (unlikely(addr < min_addr))
3610                 goto out;
3611         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3612                 goto out;
3613         if (unlikely(addr & align_mask))
3614                 goto out;
3615         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3616                 goto out;
3617         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3618                 goto out;
3619         page = virt_to_page(ptr);
3620         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3621                 goto out;
3622         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3623                 goto out;
3624         return 1;
3625 out:
3626         return 0;
3627 }
3628
3629 #ifdef CONFIG_NUMA
3630 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3631 {
3632         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3633                         __builtin_return_address(0));
3634 }
3635 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3636
3637 static __always_inline void *
3638 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3639 {
3640         struct kmem_cache *cachep;
3641
3642         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3643         if (unlikely(cachep == NULL))
3644                 return NULL;
3645         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3646 }
3647
3648 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3649 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3650 {
3651         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3652                         __builtin_return_address(0));
3653 }
3654 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3655
3656 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3657                 int node, void *caller)
3658 {
3659         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3660 }
3661 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3662 #else
3663 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3664 {
3665         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3666 }
3667 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3668 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3669 #endif /* CONFIG_NUMA */
3670
3671 /**
3672  * __do_kmalloc - allocate memory
3673  * @size: how many bytes of memory are required.
3674  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3675  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3676  */
3677 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3678                                           void *caller)
3679 {
3680         struct kmem_cache *cachep;
3681
3682         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3683          * __ with kmem_.
3684          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3685          * functions.
3686          */
3687         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3688         if (unlikely(cachep == NULL))
3689                 return NULL;
3690         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3691 }
3692
3693
3694 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3695 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3696 {
3697         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3698 }
3699 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3700
3701 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3702 {
3703         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3704 }
3705 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3706
3707 #else
3708 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3709 {
3710         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3711 }
3712 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3713 #endif
3714
3715 /**
3716  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
3717  * @p: object to reallocate memory for.
3718  * @new_size: how many bytes of memory are required.
3719  * @flags: the type of memory to allocate.
3720  *
3721  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
3722  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
3723  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
3724  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
3725  */
3726 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
3727 {
3728         struct kmem_cache *cache, *new_cache;
3729         void *ret;
3730
3731         if (unlikely(!p))
3732                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3733
3734         if (unlikely(!new_size)) {
3735                 kfree(p);
3736                 return NULL;
3737         }
3738
3739         cache = virt_to_cache(p);
3740         new_cache = __find_general_cachep(new_size, flags);
3741
3742         /*
3743          * If new size fits in the current cache, bail out.
3744          */
3745         if (likely(cache == new_cache))
3746                 return (void *)p;
3747
3748         /*
3749          * We are on the slow-path here so do not use __cache_alloc
3750          * because it bloats kernel text.
3751          */
3752         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3753         if (ret) {
3754                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
3755                 kfree(p);
3756         }
3757         return ret;
3758 }
3759 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
3760
3761 /**
3762  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3763  * @cachep: The cache the allocation was from.
3764  * @objp: The previously allocated object.
3765  *
3766  * Free an object which was previously allocated from this
3767  * cache.
3768  */
3769 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3770 {
3771         unsigned long flags;
3772
3773         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3774
3775         local_irq_save(flags);
3776         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3777         __cache_free(cachep, objp);
3778         local_irq_restore(flags);
3779 }
3780 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3781
3782 /**
3783  * kfree - free previously allocated memory
3784  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3785  *
3786  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3787  *
3788  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3789  * or you will run into trouble.
3790  */
3791 void kfree(const void *objp)
3792 {
3793         struct kmem_cache *c;
3794         unsigned long flags;
3795
3796         if (unlikely(!objp))
3797                 return;
3798         local_irq_save(flags);
3799         kfree_debugcheck(objp);
3800         c = virt_to_cache(objp);
3801         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3802         __cache_free(c, (void *)objp);
3803         local_irq_restore(flags);
3804 }
3805 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3806
3807 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3808 {
3809         return obj_size(cachep);
3810 }
3811 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3812
3813 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3814 {
3815         return cachep->name;
3816 }
3817 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3818
3819 /*
3820  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3821  */
3822 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3823 {
3824         int node;
3825         struct kmem_list3 *l3;
3826         struct array_cache *new_shared;
3827         struct array_cache **new_alien = NULL;
3828
3829         for_each_online_node(node) {
3830
3831                 if (use_alien_caches) {
3832                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3833                         if (!new_alien)
3834                                 goto fail;
3835                 }
3836
3837                 new_shared = NULL;
3838                 if (cachep->shared) {
3839                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3840                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3841                                         0xbaadf00d);
3842                         if (!new_shared) {
3843                                 free_alien_cache(new_alien);
3844                                 goto fail;
3845                         }
3846                 }
3847
3848                 l3 = cachep->nodelists[node];
3849                 if (l3) {
3850                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3851
3852                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3853
3854                         if (shared)
3855                                 free_block(cachep, shared->entry,
3856                                                 shared->avail, node);
3857
3858                         l3->shared = new_shared;
3859                         if (!l3->alien) {
3860                                 l3->alien = new_alien;
3861                                 new_alien = NULL;
3862                         }
3863                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3864                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3865                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3866                         kfree(shared);
3867                         free_alien_cache(new_alien);
3868                         continue;
3869                 }
3870                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3871                 if (!l3) {
3872                         free_alien_cache(new_alien);
3873                         kfree(new_shared);
3874                         goto fail;
3875                 }
3876
3877                 kmem_list3_init(l3);
3878                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3879                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3880                 l3->shared = new_shared;
3881                 l3->alien = new_alien;
3882                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3883                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3884                 cachep->nodelists[node] = l3;
3885         }
3886         return 0;
3887
3888 fail:
3889         if (!cachep->next.next) {
3890                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3891                 node--;
3892                 while (node >= 0) {
3893                         if (cachep->nodelists[node]) {
3894                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3895
3896                                 kfree(l3->shared);
3897                                 free_alien_cache(l3->alien);
3898                                 kfree(l3);
3899                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3900                         }
3901                         node--;
3902                 }
3903         }
3904         return -ENOMEM;
3905 }
3906
3907 struct ccupdate_struct {
3908         struct kmem_cache *cachep;
3909         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3910 };
3911
3912 static void do_ccupdate_local(void *info)
3913 {
3914         struct ccupdate_struct *new = info;
3915         struct array_cache *old;
3916
3917         check_irq_off();
3918         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3919
3920         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3921         new->new[smp_processor_id()] = old;
3922 }
3923
3924 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3925 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3926                                 int batchcount, int shared)
3927 {
3928         struct ccupdate_struct *new;
3929         int i;
3930
3931         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3932         if (!new)
3933                 return -ENOMEM;
3934
3935         for_each_online_cpu(i) {
3936                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3937                                                 batchcount);
3938                 if (!new->new[i]) {
3939                         for (i--; i >= 0; i--)
3940                                 kfree(new->new[i]);
3941                         kfree(new);
3942                         return -ENOMEM;
3943                 }
3944         }
3945         new->cachep = cachep;
3946
3947         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3948
3949         check_irq_on();
3950         cachep->batchcount = batchcount;
3951         cachep->limit = limit;
3952         cachep->shared = shared;
3953
3954         for_each_online_cpu(i) {
3955                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3956                 if (!ccold)
3957                         continue;
3958                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3959                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3960                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3961                 kfree(ccold);
3962         }
3963         kfree(new);
3964         return alloc_kmemlist(cachep);
3965 }
3966
3967 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3968 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3969 {
3970         int err;
3971         int limit, shared;
3972
3973         /*
3974          * The head array serves three purposes:
3975          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3976          * - reduce the number of spinlock operations.
3977          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3978          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3979          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3980          * Bonwick.
3981          */
3982         if (cachep->buffer_size > 131072)
3983                 limit = 1;
3984         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3985                 limit = 8;
3986         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3987                 limit = 24;
3988         else if (cachep->buffer_size > 256)
3989                 limit = 54;
3990         else
3991                 limit = 120;
3992
3993         /*
3994          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3995          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3996          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3997          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3998          * replaces Bonwick's magazine layer.
3999          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4000          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4001          */
4002         shared = 0;
4003         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4004                 shared = 8;
4005
4006 #if DEBUG
4007         /*
4008          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4009          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4010          */
4011         if (limit > 32)
4012                 limit = 32;
4013 #endif
4014         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4015         if (err)
4016                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4017                        cachep->name, -err);
4018         return err;
4019 }
4020
4021 /*
4022  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4023  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4024  * if drain_array() is used on the shared array.
4025  */
4026 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4027                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4028 {
4029         int tofree;
4030
4031         if (!ac || !ac->avail)
4032                 return;
4033         if (ac->touched && !force) {
4034                 ac->touched = 0;
4035         } else {
4036                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4037                 if (ac->avail) {
4038                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4039                         if (tofree > ac->avail)
4040                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4041                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4042                         ac->avail -= tofree;
4043                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4044                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4045                 }
4046                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4047         }
4048 }
4049
4050 /**
4051  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4052  * @w: work descriptor
4053  *
4054  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4055  * Purpose:
4056  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4057  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4058  *
4059  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4060  * again on the next iteration.
4061  */
4062 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4063 {
4064         struct kmem_cache *searchp;
4065         struct kmem_list3 *l3;
4066         int node = numa_node_id();
4067         struct delayed_work *work =
4068                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4069
4070         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4071                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4072                 goto out;
4073
4074         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4075                 check_irq_on();
4076
4077                 /*
4078                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4079                  * have established with reasonable certainty that
4080                  * we can do some work if the lock was obtained.
4081                  */
4082                 l3 = searchp->nodelists[node];
4083
4084                 reap_alien(searchp, l3);
4085
4086                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4087
4088                 /*
4089                  * These are racy checks but it does not matter
4090                  * if we skip one check or scan twice.
4091                  */
4092                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4093                         goto next;
4094
4095                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4096
4097                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4098
4099                 if (l3->free_touched)
4100                         l3->free_touched = 0;
4101                 else {
4102                         int freed;
4103
4104                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4105                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4106                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4107                 }
4108 next:
4109                 cond_resched();
4110         }
4111         check_irq_on();
4112         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4113         next_reap_node();
4114 out:
4115         /* Set up the next iteration */
4116         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4117 }
4118
4119 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4120
4121 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4122 {
4123         /*
4124          * Output format version, so at least we can change it
4125          * without _too_ many complaints.
4126          */
4127 #if STATS
4128         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4129 #else
4130         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4131 #endif
4132         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4133                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4134         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4135         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4136 #if STATS
4137         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4138                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4139         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4140 #endif
4141         seq_putc(m, '\n');
4142 }
4143
4144 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4145 {
4146         loff_t n = *pos;
4147         struct list_head *p;
4148
4149         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4150         if (!n)
4151                 print_slabinfo_header(m);
4152         p = cache_chain.next;
4153         while (n--) {
4154                 p = p->next;
4155                 if (p == &cache_chain)
4156                         return NULL;
4157         }
4158         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4159 }
4160
4161 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4162 {
4163         struct kmem_cache *cachep = p;
4164         ++*pos;
4165         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4166                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4167 }
4168
4169 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4170 {
4171         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4172 }
4173
4174 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4175 {
4176         struct kmem_cache *cachep = p;
4177         struct slab *slabp;
4178         unsigned long active_objs;
4179         unsigned long num_objs;
4180         unsigned long active_slabs = 0;
4181         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4182         const char *name;
4183         char *error = NULL;
4184         int node;
4185         struct kmem_list3 *l3;
4186
4187         active_objs = 0;
4188         num_slabs = 0;
4189         for_each_online_node(node) {
4190                 l3 = cachep->nodelists[node];
4191                 if (!l3)
4192                         continue;
4193
4194                 check_irq_on();
4195                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4196
4197                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4198                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4199                                 error = "slabs_full accounting error";
4200                         active_objs += cachep->num;
4201                         active_slabs++;
4202                 }
4203                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4204                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4205                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4206                         if (!slabp->inuse && !error)
4207                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4208                         active_objs += slabp->inuse;
4209                         active_slabs++;
4210                 }
4211                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4212                         if (slabp->inuse && !error)
4213                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4214                         num_slabs++;
4215                 }
4216                 free_objects += l3->free_objects;
4217                 if (l3->shared)
4218                         shared_avail += l3->shared->avail;
4219
4220                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4221         }
4222         num_slabs += active_slabs;
4223         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4224         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4225                 error = "free_objects accounting error";
4226
4227         name = cachep->name;
4228         if (error)
4229                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4230
4231         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4232                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4233                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4234         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4235                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4236         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4237                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4238 #if STATS
4239         {                       /* list3 stats */
4240                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4241                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4242                 unsigned long grown = cachep->grown;
4243                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4244                 unsigned long errors = cachep->errors;
4245                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4246                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4247                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4248                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4249
4250                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4251                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4252                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4253                                 node_frees, overflows);
4254         }
4255         /* cpu stats */
4256         {
4257                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4258                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4259                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4260                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4261
4262                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4263                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4264         }
4265 #endif
4266         seq_putc(m, '\n');
4267         return 0;
4268 }
4269
4270 /*
4271  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4272  *
4273  * Output layout:
4274  * cache-name
4275  * num-active-objs
4276  * total-objs
4277  * object size
4278  * num-active-slabs
4279  * total-slabs
4280  * num-pages-per-slab
4281  * + further values on SMP and with statistics enabled
4282  */
4283
4284 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4285         .start = s_start,
4286         .next = s_next,
4287         .stop = s_stop,
4288         .show = s_show,
4289 };
4290
4291 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4292 /**
4293  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4294  * @file: unused
4295  * @buffer: user buffer
4296  * @count: data length
4297  * @ppos: unused
4298  */
4299 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4300                        size_t count, loff_t *ppos)
4301 {
4302         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4303         int limit, batchcount, shared, res;
4304         struct kmem_cache *cachep;
4305
4306         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4307                 return -EINVAL;
4308         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4309                 return -EFAULT;
4310         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4311
4312         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4313         if (!tmp)
4314                 return -EINVAL;
4315         *tmp = '\0';
4316         tmp++;
4317         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4318                 return -EINVAL;
4319
4320         /* Find the cache in the chain of caches. */
4321         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4322         res = -EINVAL;
4323         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4324                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4325                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4326                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4327                                 res = 0;
4328                         } else {
4329                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4330                                                        batchcount, shared);
4331                         }
4332                         break;
4333                 }
4334         }
4335         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4336         if (res >= 0)
4337                 res = count;
4338         return res;
4339 }
4340
4341 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4342
4343 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4344 {
4345         loff_t n = *pos;
4346         struct list_head *p;
4347
4348         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4349         p = cache_chain.next;
4350         while (n--) {
4351                 p = p->next;
4352                 if (p == &cache_chain)
4353                         return NULL;
4354         }
4355         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4356 }
4357
4358 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4359 {
4360         unsigned long *p;
4361         int l;
4362         if (!v)
4363                 return 1;
4364         l = n[1];
4365         p = n + 2;
4366         while (l) {
4367                 int i = l/2;
4368                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4369                 if (*q == v) {
4370                         q[1]++;
4371                         return 1;
4372                 }
4373                 if (*q > v) {
4374                         l = i;
4375                 } else {
4376                         p = q + 2;
4377                         l -= i + 1;
4378                 }
4379         }
4380         if (++n[1] == n[0])
4381                 return 0;
4382         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4383         p[0] = v;
4384         p[1] = 1;
4385         return 1;
4386 }
4387
4388 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4389 {
4390         void *p;
4391         int i;
4392         if (n[0] == n[1])
4393                 return;
4394         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4395                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4396                         continue;
4397                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4398                         return;
4399         }
4400 }
4401
4402 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4403 {
4404 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4405         unsigned long offset, size;
4406         char modname[MODULE_NAME_LEN + 1], name[KSYM_NAME_LEN + 1];
4407
4408         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4409                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4410                 if (modname[0])
4411                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4412                 return;
4413         }
4414 #endif
4415         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4416 }
4417
4418 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4419 {
4420         struct kmem_cache *cachep = p;
4421         struct slab *slabp;
4422         struct kmem_list3 *l3;
4423         const char *name;
4424         unsigned long *n = m->private;
4425         int node;
4426         int i;
4427
4428         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4429                 return 0;
4430         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4431                 return 0;
4432
4433         /* OK, we can do it */
4434
4435         n[1] = 0;
4436
4437         for_each_online_node(node) {
4438                 l3 = cachep->nodelists[node];
4439                 if (!l3)
4440                         continue;
4441
4442                 check_irq_on();
4443                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4444
4445                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4446                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4447                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4448                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4449                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4450         }
4451         name = cachep->name;
4452         if (n[0] == n[1]) {
4453                 /* Increase the buffer size */
4454                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4455                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4456                 if (!m->private) {
4457                         /* Too bad, we are really out */
4458                         m->private = n;
4459                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4460                         return -ENOMEM;
4461                 }
4462                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4463                 kfree(n);
4464                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4465                 /* Now make sure this entry will be retried */
4466                 m->count = m->size;
4467                 return 0;
4468         }
4469         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4470                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4471                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4472                 seq_putc(m, '\n');
4473         }
4474
4475         return 0;
4476 }
4477
4478 const struct seq_operations slabstats_op = {
4479         .start = leaks_start,
4480         .next = s_next,
4481         .stop = s_stop,
4482         .show = leaks_show,
4483 };
4484 #endif
4485 #endif
4486
4487 /**
4488  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4489  * @objp: Pointer to the object
4490  *
4491  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4492  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4493  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4494  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4495  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4496  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4497  * must not be freed during the duration of the call.
4498  */
4499 size_t ksize(const void *objp)
4500 {
4501         if (unlikely(objp == NULL))
4502                 return 0;
4503
4504         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4505 }