Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jmorris...
[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 initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 /*
161  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
162  * swap
163  */
164 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
165
166 /*
167  * kmem_bufctl_t:
168  *
169  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
170  * linked offsets.
171  *
172  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
173  * slab an object belongs to.
174  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
175  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
176  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
177  * that does not use off-slab slabs.
178  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
179  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
180  * to have too many per slab.
181  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
182  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
183  */
184
185 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
186 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
187 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
188 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
189 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
190
191 /*
192  * struct slab_rcu
193  *
194  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
195  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
196  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
197  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
198  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
199  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
200  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
201  *
202  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
203  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
204  */
205 struct slab_rcu {
206         struct rcu_head head;
207         struct kmem_cache *cachep;
208         void *addr;
209 };
210
211 /*
212  * struct slab
213  *
214  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
215  * for a slab, or allocated from an general cache.
216  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
217  */
218 struct slab {
219         union {
220                 struct {
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                 struct slab_rcu __slab_cover_slab_rcu;
229         };
230 };
231
232 /*
233  * struct array_cache
234  *
235  * Purpose:
236  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
237  * - reduce the number of linked list operations
238  * - reduce spinlock operations
239  *
240  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
241  * footprint.
242  *
243  */
244 struct array_cache {
245         unsigned int avail;
246         unsigned int limit;
247         unsigned int batchcount;
248         unsigned int touched;
249         spinlock_t lock;
250         void *entry[];  /*
251                          * Must have this definition in here for the proper
252                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
253                          * the entries.
254                          *
255                          * Entries should not be directly dereferenced as
256                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
257                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
258                          */
259 };
260
261 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
262 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
263 {
264         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
265 }
266
267 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
268 {
269         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
270         return;
271 }
272
273 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
274 {
275         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
276 }
277
278 /*
279  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
280  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
281  */
282 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
283 struct arraycache_init {
284         struct array_cache cache;
285         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
286 };
287
288 /*
289  * The slab lists for all objects.
290  */
291 struct kmem_list3 {
292         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
293         struct list_head slabs_full;
294         struct list_head slabs_free;
295         unsigned long free_objects;
296         unsigned int free_limit;
297         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
298         spinlock_t list_lock;
299         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
300         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
301         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
302         int free_touched;               /* updated without locking */
303 };
304
305 /*
306  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
307  */
308 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
309 static struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
310 #define CACHE_CACHE 0
311 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
312 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
313
314 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
315                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
316 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
317                         int node);
318 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
319 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
320
321 /*
322  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
323  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
324  */
325 static __always_inline int index_of(const size_t size)
326 {
327         extern void __bad_size(void);
328
329         if (__builtin_constant_p(size)) {
330                 int i = 0;
331
332 #define CACHE(x) \
333         if (size <=x) \
334                 return i; \
335         else \
336                 i++;
337 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
338 #undef CACHE
339                 __bad_size();
340         } else
341                 __bad_size();
342         return 0;
343 }
344
345 static int slab_early_init = 1;
346
347 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
348 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
349
350 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
351 {
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
354         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
355         parent->shared = NULL;
356         parent->alien = NULL;
357         parent->colour_next = 0;
358         spin_lock_init(&parent->list_lock);
359         parent->free_objects = 0;
360         parent->free_touched = 0;
361 }
362
363 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
364         do {                                                            \
365                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
366                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
367         } while (0)
368
369 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
370         do {                                                            \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
373         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
374         } while (0)
375
376 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
377 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
378
379 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
380 /*
381  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
382  * cpucache drain/refill cycles.
383  *
384  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
385  * which could lock up otherwise freeable slabs.
386  */
387 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
388 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
389
390 #if STATS
391 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
392 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
393 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
394 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
395 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
396 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
397         do {                                                            \
398                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
399                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
400         } while (0)
401 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
402 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
403 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
404 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
405 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
406         do {                                                            \
407                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
408                         (x)->max_freeable = i;                          \
409         } while (0)
410 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
411 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
412 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
413 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
414 #else
415 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
416 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
417 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
418 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
419 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
420 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
421 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
422 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
423 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
424 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
425 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
426 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
427 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
428 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
429 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
430 #endif
431
432 #if DEBUG
433
434 /*
435  * memory layout of objects:
436  * 0            : objp
437  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
438  *              the end of an object is aligned with the end of the real
439  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
440  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
441  *              redzone word.
442  * cachep->obj_offset: The real object.
443  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
444  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
445  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
446  */
447 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
448 {
449         return cachep->obj_offset;
450 }
451
452 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
453 {
454         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
455         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
456                                       sizeof(unsigned long long));
457 }
458
459 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
460 {
461         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
462         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
463                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
464                                               sizeof(unsigned long long) -
465                                               REDZONE_ALIGN);
466         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
467                                        sizeof(unsigned long long));
468 }
469
470 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
471 {
472         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
473         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
474 }
475
476 #else
477
478 #define obj_offset(x)                   0
479 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
480 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
481 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
482
483 #endif
484
485 /*
486  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
487  * overridden on the command line.
488  */
489 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
490 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
491 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
492 static bool slab_max_order_set __initdata;
493
494 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
495 {
496         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
497         return page->slab_cache;
498 }
499
500 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
501 {
502         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
503
504         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
505         return page->slab_page;
506 }
507
508 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
509                                  unsigned int idx)
510 {
511         return slab->s_mem + cache->size * idx;
512 }
513
514 /*
515  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
516  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
517  *   we can replace (offset / cache->size) by
518  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
519  */
520 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
521                                         const struct slab *slab, void *obj)
522 {
523         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
524         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
525 }
526
527 /*
528  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
529  */
530 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
531 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
532 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
533         CACHE(ULONG_MAX)
534 #undef CACHE
535 };
536 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
537
538 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
539 struct cache_names {
540         char *name;
541         char *name_dma;
542 };
543
544 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
545 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
546 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
547         {NULL,}
548 #undef CACHE
549 };
550
551 static struct arraycache_init initarray_generic =
552     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
553
554 /* internal cache of cache description objs */
555 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
556         .batchcount = 1,
557         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
558         .shared = 1,
559         .size = sizeof(struct kmem_cache),
560         .name = "kmem_cache",
561 };
562
563 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
564
565 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
566
567 /*
568  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
569  * for other slabs "off slab".
570  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
571  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
572  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
573  *
574  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
575  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
576  * then comes back up during hotplug
577  */
578 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
579 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
580
581 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
582 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
583
584 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
585                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
586                 int q)
587 {
588         struct array_cache **alc;
589         struct kmem_list3 *l3;
590         int r;
591
592         l3 = cachep->nodelists[q];
593         if (!l3)
594                 return;
595
596         lockdep_set_class(&l3->list_lock, l3_key);
597         alc = l3->alien;
598         /*
599          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
600          * should go away when common slab code is taught to
601          * work even without alien caches.
602          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
603          * for alloc_alien_cache,
604          */
605         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
606                 return;
607         for_each_node(r) {
608                 if (alc[r])
609                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
610         }
611 }
612
613 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
614 {
615         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
616 }
617
618 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
619 {
620         int node;
621
622         for_each_online_node(node)
623                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
624 }
625
626 static void init_node_lock_keys(int q)
627 {
628         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
629
630         if (slab_state < UP)
631                 return;
632
633         for (s = malloc_sizes; s->cs_size != ULONG_MAX; s++) {
634                 struct kmem_list3 *l3;
635
636                 l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
637                 if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
638                         continue;
639
640                 slab_set_lock_classes(s->cs_cachep, &on_slab_l3_key,
641                                 &on_slab_alc_key, q);
642         }
643 }
644
645 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int q)
646 {
647         struct kmem_list3 *l3;
648         l3 = cachep->nodelists[q];
649         if (!l3)
650                 return;
651
652         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
653                         &on_slab_alc_key, q);
654 }
655
656 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
657 {
658         int node;
659
660         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
661         for_each_node(node)
662                 on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
663 }
664
665 static inline void init_lock_keys(void)
666 {
667         int node;
668
669         for_each_node(node)
670                 init_node_lock_keys(node);
671 }
672 #else
673 static void init_node_lock_keys(int q)
674 {
675 }
676
677 static inline void init_lock_keys(void)
678 {
679 }
680
681 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
682 {
683 }
684
685 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
686 {
687 }
688
689 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
690 {
691 }
692
693 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
699
700 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
701 {
702         return cachep->array[smp_processor_id()];
703 }
704
705 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
706                                                         gfp_t gfpflags)
707 {
708         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
709
710 #if DEBUG
711         /* This happens if someone tries to call
712          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
713          * the generic caches are initialized.
714          */
715         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
716 #endif
717         if (!size)
718                 return ZERO_SIZE_PTR;
719
720         while (size > csizep->cs_size)
721                 csizep++;
722
723         /*
724          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
725          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
726          * for large kmalloc calls required.
727          */
728 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
729         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
730                 return csizep->cs_dmacachep;
731 #endif
732         return csizep->cs_cachep;
733 }
734
735 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
736 {
737         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
738 }
739
740 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
741 {
742         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
743 }
744
745 /*
746  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
747  */
748 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
749                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
750                            unsigned int *num)
751 {
752         int nr_objs;
753         size_t mgmt_size;
754         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
755
756         /*
757          * The slab management structure can be either off the slab or
758          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
759          * slab is used for:
760          *
761          * - The struct slab
762          * - One kmem_bufctl_t for each object
763          * - Padding to respect alignment of @align
764          * - @buffer_size bytes for each object
765          *
766          * If the slab management structure is off the slab, then the
767          * alignment will already be calculated into the size. Because
768          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
769          * correct alignment when allocated.
770          */
771         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
772                 mgmt_size = 0;
773                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
774
775                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
776                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
777         } else {
778                 /*
779                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
780                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
781                  * least @align. In the worst case, this result will
782                  * be one greater than the number of objects that fit
783                  * into the memory allocation when taking the padding
784                  * into account.
785                  */
786                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
787                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
788
789                 /*
790                  * This calculated number will be either the right
791                  * amount, or one greater than what we want.
792                  */
793                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
794                        > slab_size)
795                         nr_objs--;
796
797                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
798                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
799
800                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
801         }
802         *num = nr_objs;
803         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
804 }
805
806 #if DEBUG
807 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
808
809 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
810                         char *msg)
811 {
812         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
813                function, cachep->name, msg);
814         dump_stack();
815         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
816 }
817 #endif
818
819 /*
820  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
821  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
822  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
823  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
824  * line
825   */
826
827 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
828 static int __init noaliencache_setup(char *s)
829 {
830         use_alien_caches = 0;
831         return 1;
832 }
833 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
834
835 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
836 {
837         get_option(&str, &slab_max_order);
838         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
839                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
840         slab_max_order_set = true;
841
842         return 1;
843 }
844 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
845
846 #ifdef CONFIG_NUMA
847 /*
848  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
849  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
850  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
851  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
852  */
853 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
854
855 static void init_reap_node(int cpu)
856 {
857         int node;
858
859         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
860         if (node == MAX_NUMNODES)
861                 node = first_node(node_online_map);
862
863         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
864 }
865
866 static void next_reap_node(void)
867 {
868         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
869
870         node = next_node(node, node_online_map);
871         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
872                 node = first_node(node_online_map);
873         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
874 }
875
876 #else
877 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
878 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
879 #endif
880
881 /*
882  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
883  * via the workqueue/eventd.
884  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
885  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
886  * lock.
887  */
888 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
889 {
890         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
891
892         /*
893          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
894          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
895          * at that time.
896          */
897         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
898                 init_reap_node(cpu);
899                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
900                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
901                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
902         }
903 }
904
905 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
906                                             int batchcount, gfp_t gfp)
907 {
908         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
909         struct array_cache *nc = NULL;
910
911         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
912         /*
913          * The array_cache structures contain pointers to free object.
914          * However, when such objects are allocated or transferred to another
915          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
916          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
917          * not scan such objects.
918          */
919         kmemleak_no_scan(nc);
920         if (nc) {
921                 nc->avail = 0;
922                 nc->limit = entries;
923                 nc->batchcount = batchcount;
924                 nc->touched = 0;
925                 spin_lock_init(&nc->lock);
926         }
927         return nc;
928 }
929
930 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
931 {
932         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
933
934         return PageSlabPfmemalloc(page);
935 }
936
937 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
938 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
939                                                 struct array_cache *ac)
940 {
941         struct kmem_list3 *l3 = cachep->nodelists[numa_mem_id()];
942         struct slab *slabp;
943         unsigned long flags;
944
945         if (!pfmemalloc_active)
946                 return;
947
948         spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
949         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
950                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
951                         goto out;
952
953         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
954                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
955                         goto out;
956
957         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
958                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
959                         goto out;
960
961         pfmemalloc_active = false;
962 out:
963         spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
964 }
965
966 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
967                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
968 {
969         int i;
970         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
971
972         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
973         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
974                 struct kmem_list3 *l3;
975
976                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
977                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
978                         return objp;
979                 }
980
981                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
982                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
983                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
984                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
985                                 objp = ac->entry[i];
986                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
987                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
988                                 return objp;
989                         }
990                 }
991
992                 /*
993                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
994                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
995                  */
996                 l3 = cachep->nodelists[numa_mem_id()];
997                 if (!list_empty(&l3->slabs_free) && force_refill) {
998                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
999                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
1000                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
1001                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
1002                         return objp;
1003                 }
1004
1005                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
1006                 ac->avail++;
1007                 objp = NULL;
1008         }
1009
1010         return objp;
1011 }
1012
1013 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
1014                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
1015 {
1016         void *objp;
1017
1018         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
1019                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
1020         else
1021                 objp = ac->entry[--ac->avail];
1022
1023         return objp;
1024 }
1025
1026 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1027                                                                 void *objp)
1028 {
1029         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
1030                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
1031                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1032                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
1033                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
1034         }
1035
1036         return objp;
1037 }
1038
1039 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1040                                                                 void *objp)
1041 {
1042         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
1043                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
1044
1045         ac->entry[ac->avail++] = objp;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Transfer objects in one arraycache to another.
1050  * Locking must be handled by the caller.
1051  *
1052  * Return the number of entries transferred.
1053  */
1054 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
1055                 struct array_cache *from, unsigned int max)
1056 {
1057         /* Figure out how many entries to transfer */
1058         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
1059
1060         if (!nr)
1061                 return 0;
1062
1063         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1064                         sizeof(void *) *nr);
1065
1066         from->avail -= nr;
1067         to->avail += nr;
1068         return nr;
1069 }
1070
1071 #ifndef CONFIG_NUMA
1072
1073 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1074 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1075
1076 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1077 {
1078         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1079 }
1080
1081 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1082 {
1083 }
1084
1085 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1086 {
1087         return 0;
1088 }
1089
1090 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1091                 gfp_t flags)
1092 {
1093         return NULL;
1094 }
1095
1096 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1097                  gfp_t flags, int nodeid)
1098 {
1099         return NULL;
1100 }
1101
1102 #else   /* CONFIG_NUMA */
1103
1104 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1105 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1106
1107 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1108 {
1109         struct array_cache **ac_ptr;
1110         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1111         int i;
1112
1113         if (limit > 1)
1114                 limit = 12;
1115         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1116         if (ac_ptr) {
1117                 for_each_node(i) {
1118                         if (i == node || !node_online(i))
1119                                 continue;
1120                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1121                         if (!ac_ptr[i]) {
1122                                 for (i--; i >= 0; i--)
1123                                         kfree(ac_ptr[i]);
1124                                 kfree(ac_ptr);
1125                                 return NULL;
1126                         }
1127                 }
1128         }
1129         return ac_ptr;
1130 }
1131
1132 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1133 {
1134         int i;
1135
1136         if (!ac_ptr)
1137                 return;
1138         for_each_node(i)
1139             kfree(ac_ptr[i]);
1140         kfree(ac_ptr);
1141 }
1142
1143 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1144                                 struct array_cache *ac, int node)
1145 {
1146         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1147
1148         if (ac->avail) {
1149                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1150                 /*
1151                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1152                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1153                  * into the free lists and getting them back later.
1154                  */
1155                 if (rl3->shared)
1156                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1157
1158                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1159                 ac->avail = 0;
1160                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1161         }
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1166  */
1167 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1168 {
1169         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1170
1171         if (l3->alien) {
1172                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1173
1174                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1175                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1176                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1177                 }
1178         }
1179 }
1180
1181 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1182                                 struct array_cache **alien)
1183 {
1184         int i = 0;
1185         struct array_cache *ac;
1186         unsigned long flags;
1187
1188         for_each_online_node(i) {
1189                 ac = alien[i];
1190                 if (ac) {
1191                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1192                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1193                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1194                 }
1195         }
1196 }
1197
1198 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1199 {
1200         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1201         int nodeid = slabp->nodeid;
1202         struct kmem_list3 *l3;
1203         struct array_cache *alien = NULL;
1204         int node;
1205
1206         node = numa_mem_id();
1207
1208         /*
1209          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1210          * cache on this cpu.
1211          */
1212         if (likely(slabp->nodeid == node))
1213                 return 0;
1214
1215         l3 = cachep->nodelists[node];
1216         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1217         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1218                 alien = l3->alien[nodeid];
1219                 spin_lock(&alien->lock);
1220                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1221                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1222                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1223                 }
1224                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1225                 spin_unlock(&alien->lock);
1226         } else {
1227                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1228                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1229                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1230         }
1231         return 1;
1232 }
1233 #endif
1234
1235 /*
1236  * Allocates and initializes nodelists for a node on each slab cache, used for
1237  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_list3
1238  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1239  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodelists are not replaced if
1240  * already in use.
1241  *
1242  * Must hold slab_mutex.
1243  */
1244 static int init_cache_nodelists_node(int node)
1245 {
1246         struct kmem_cache *cachep;
1247         struct kmem_list3 *l3;
1248         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1249
1250         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1251                 /*
1252                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1253                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1254                  * node has not already allocated this
1255                  */
1256                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1257                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1258                         if (!l3)
1259                                 return -ENOMEM;
1260                         kmem_list3_init(l3);
1261                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1262                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1263
1264                         /*
1265                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1266                          * go.  slab_mutex is sufficient
1267                          * protection here.
1268                          */
1269                         cachep->nodelists[node] = l3;
1270                 }
1271
1272                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1273                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1274                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1275                         cachep->batchcount + cachep->num;
1276                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1277         }
1278         return 0;
1279 }
1280
1281 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1282 {
1283         struct kmem_cache *cachep;
1284         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1285         int node = cpu_to_mem(cpu);
1286         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1287
1288         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1289                 struct array_cache *nc;
1290                 struct array_cache *shared;
1291                 struct array_cache **alien;
1292
1293                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1294                 nc = cachep->array[cpu];
1295                 cachep->array[cpu] = NULL;
1296                 l3 = cachep->nodelists[node];
1297
1298                 if (!l3)
1299                         goto free_array_cache;
1300
1301                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1302
1303                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1304                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1305                 if (nc)
1306                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1307
1308                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1309                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1310                         goto free_array_cache;
1311                 }
1312
1313                 shared = l3->shared;
1314                 if (shared) {
1315                         free_block(cachep, shared->entry,
1316                                    shared->avail, node);
1317                         l3->shared = NULL;
1318                 }
1319
1320                 alien = l3->alien;
1321                 l3->alien = NULL;
1322
1323                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1324
1325                 kfree(shared);
1326                 if (alien) {
1327                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1328                         free_alien_cache(alien);
1329                 }
1330 free_array_cache:
1331                 kfree(nc);
1332         }
1333         /*
1334          * In the previous loop, all the objects were freed to
1335          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1336          * shrink each nodelist to its limit.
1337          */
1338         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1339                 l3 = cachep->nodelists[node];
1340                 if (!l3)
1341                         continue;
1342                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1343         }
1344 }
1345
1346 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1347 {
1348         struct kmem_cache *cachep;
1349         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1350         int node = cpu_to_mem(cpu);
1351         int err;
1352
1353         /*
1354          * We need to do this right in the beginning since
1355          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1356          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1357          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1358          */
1359         err = init_cache_nodelists_node(node);
1360         if (err < 0)
1361                 goto bad;
1362
1363         /*
1364          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1365          * array caches
1366          */
1367         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1368                 struct array_cache *nc;
1369                 struct array_cache *shared = NULL;
1370                 struct array_cache **alien = NULL;
1371
1372                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1373                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1374                 if (!nc)
1375                         goto bad;
1376                 if (cachep->shared) {
1377                         shared = alloc_arraycache(node,
1378                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1379                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1380                         if (!shared) {
1381                                 kfree(nc);
1382                                 goto bad;
1383                         }
1384                 }
1385                 if (use_alien_caches) {
1386                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1387                         if (!alien) {
1388                                 kfree(shared);
1389                                 kfree(nc);
1390                                 goto bad;
1391                         }
1392                 }
1393                 cachep->array[cpu] = nc;
1394                 l3 = cachep->nodelists[node];
1395                 BUG_ON(!l3);
1396
1397                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1398                 if (!l3->shared) {
1399                         /*
1400                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1401                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1402                          */
1403                         l3->shared = shared;
1404                         shared = NULL;
1405                 }
1406 #ifdef CONFIG_NUMA
1407                 if (!l3->alien) {
1408                         l3->alien = alien;
1409                         alien = NULL;
1410                 }
1411 #endif
1412                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1413                 kfree(shared);
1414                 free_alien_cache(alien);
1415                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1416                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1417                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1418                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1419                         on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
1420         }
1421         init_node_lock_keys(node);
1422
1423         return 0;
1424 bad:
1425         cpuup_canceled(cpu);
1426         return -ENOMEM;
1427 }
1428
1429 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1430                                     unsigned long action, void *hcpu)
1431 {
1432         long cpu = (long)hcpu;
1433         int err = 0;
1434
1435         switch (action) {
1436         case CPU_UP_PREPARE:
1437         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1438                 mutex_lock(&slab_mutex);
1439                 err = cpuup_prepare(cpu);
1440                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1441                 break;
1442         case CPU_ONLINE:
1443         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1444                 start_cpu_timer(cpu);
1445                 break;
1446 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1447         case CPU_DOWN_PREPARE:
1448         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1449                 /*
1450                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1451                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1452                  * anything expensive but will only modify reap_work
1453                  * and reschedule the timer.
1454                 */
1455                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1456                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1457                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1458                 break;
1459         case CPU_DOWN_FAILED:
1460         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1461                 start_cpu_timer(cpu);
1462                 break;
1463         case CPU_DEAD:
1464         case CPU_DEAD_FROZEN:
1465                 /*
1466                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1467                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1468                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1469                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1470                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1471                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1472                  */
1473                 /* fall through */
1474 #endif
1475         case CPU_UP_CANCELED:
1476         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1477                 mutex_lock(&slab_mutex);
1478                 cpuup_canceled(cpu);
1479                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1480                 break;
1481         }
1482         return notifier_from_errno(err);
1483 }
1484
1485 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1486         &cpuup_callback, NULL, 0
1487 };
1488
1489 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1490 /*
1491  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1492  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1493  * removed.
1494  *
1495  * Must hold slab_mutex.
1496  */
1497 static int __meminit drain_cache_nodelists_node(int node)
1498 {
1499         struct kmem_cache *cachep;
1500         int ret = 0;
1501
1502         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1503                 struct kmem_list3 *l3;
1504
1505                 l3 = cachep->nodelists[node];
1506                 if (!l3)
1507                         continue;
1508
1509                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1510
1511                 if (!list_empty(&l3->slabs_full) ||
1512                     !list_empty(&l3->slabs_partial)) {
1513                         ret = -EBUSY;
1514                         break;
1515                 }
1516         }
1517         return ret;
1518 }
1519
1520 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1521                                         unsigned long action, void *arg)
1522 {
1523         struct memory_notify *mnb = arg;
1524         int ret = 0;
1525         int nid;
1526
1527         nid = mnb->status_change_nid;
1528         if (nid < 0)
1529                 goto out;
1530
1531         switch (action) {
1532         case MEM_GOING_ONLINE:
1533                 mutex_lock(&slab_mutex);
1534                 ret = init_cache_nodelists_node(nid);
1535                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1536                 break;
1537         case MEM_GOING_OFFLINE:
1538                 mutex_lock(&slab_mutex);
1539                 ret = drain_cache_nodelists_node(nid);
1540                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1541                 break;
1542         case MEM_ONLINE:
1543         case MEM_OFFLINE:
1544         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1545         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1546                 break;
1547         }
1548 out:
1549         return notifier_from_errno(ret);
1550 }
1551 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1552
1553 /*
1554  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1555  */
1556 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1557                                 int nodeid)
1558 {
1559         struct kmem_list3 *ptr;
1560
1561         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1562         BUG_ON(!ptr);
1563
1564         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1565         /*
1566          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1567          */
1568         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1569
1570         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1571         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1572 }
1573
1574 /*
1575  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1576  * size of kmem_list3.
1577  */
1578 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1579 {
1580         int node;
1581
1582         for_each_online_node(node) {
1583                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1584                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1585                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1586                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1587         }
1588 }
1589
1590 /*
1591  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1592  * the nodelists pointer.
1593  */
1594 static void setup_nodelists_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1595 {
1596         cachep->nodelists = (struct kmem_list3 **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1597 }
1598
1599 /*
1600  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1601  * before smp_init().
1602  */
1603 void __init kmem_cache_init(void)
1604 {
1605         struct cache_sizes *sizes;
1606         struct cache_names *names;
1607         int i;
1608
1609         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1610         setup_nodelists_pointer(kmem_cache);
1611
1612         if (num_possible_nodes() == 1)
1613                 use_alien_caches = 0;
1614
1615         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1616                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1617
1618         set_up_list3s(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1619
1620         /*
1621          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1622          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1623          * not overridden on the command line.
1624          */
1625         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1626                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1627
1628         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1629          * from caches that do not exist yet:
1630          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1631          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1632          *    kmem_cache is statically allocated.
1633          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1634          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1635          *    array at the end of the bootstrap.
1636          * 2) Create the first kmalloc cache.
1637          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1638          *    An __init data area is used for the head array.
1639          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1640          *    head arrays.
1641          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1642          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1643          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for kmem_cache and
1644          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1645          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1646          */
1647
1648         /* 1) create the kmem_cache */
1649
1650         /*
1651          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1652          */
1653         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1654                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1655                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *),
1656                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1657         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1658
1659         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1660         sizes = malloc_sizes;
1661         names = cache_names;
1662
1663         /*
1664          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1665          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1666          * bug.
1667          */
1668
1669         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = create_kmalloc_cache(names[INDEX_AC].name,
1670                                         sizes[INDEX_AC].cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1671
1672         if (INDEX_AC != INDEX_L3)
1673                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1674                         create_kmalloc_cache(names[INDEX_L3].name,
1675                                 sizes[INDEX_L3].cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1676
1677         slab_early_init = 0;
1678
1679         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1680                 /*
1681                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1682                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1683                  * eliminates "false sharing".
1684                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1685                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1686                  */
1687                 if (!sizes->cs_cachep)
1688                         sizes->cs_cachep = create_kmalloc_cache(names->name,
1689                                         sizes->cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1690
1691 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1692                 sizes->cs_dmacachep = create_kmalloc_cache(
1693                         names->name_dma, sizes->cs_size,
1694                         SLAB_CACHE_DMA|ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1695 #endif
1696                 sizes++;
1697                 names++;
1698         }
1699         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1700         {
1701                 struct array_cache *ptr;
1702
1703                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1704
1705                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1706                        sizeof(struct arraycache_init));
1707                 /*
1708                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1709                  */
1710                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1711
1712                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1713
1714                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1715
1716                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1717                        != &initarray_generic.cache);
1718                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1719                        sizeof(struct arraycache_init));
1720                 /*
1721                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1722                  */
1723                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1724
1725                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1726                     ptr;
1727         }
1728         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1729         {
1730                 int nid;
1731
1732                 for_each_online_node(nid) {
1733                         init_list(kmem_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1734
1735                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1736                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1737
1738                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1739                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1740                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1741                         }
1742                 }
1743         }
1744
1745         slab_state = UP;
1746 }
1747
1748 void __init kmem_cache_init_late(void)
1749 {
1750         struct kmem_cache *cachep;
1751
1752         slab_state = UP;
1753
1754         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1755         mutex_lock(&slab_mutex);
1756         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1757                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1758                         BUG();
1759         mutex_unlock(&slab_mutex);
1760
1761         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1762         init_lock_keys();
1763
1764         /* Done! */
1765         slab_state = FULL;
1766
1767         /*
1768          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1769          * cpu_cache_get for all new cpus
1770          */
1771         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1772
1773 #ifdef CONFIG_NUMA
1774         /*
1775          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1776          * nodelists.
1777          */
1778         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1779 #endif
1780
1781         /*
1782          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1783          * of the kernel is not yet operational.
1784          */
1785 }
1786
1787 static int __init cpucache_init(void)
1788 {
1789         int cpu;
1790
1791         /*
1792          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1793          */
1794         for_each_online_cpu(cpu)
1795                 start_cpu_timer(cpu);
1796
1797         /* Done! */
1798         slab_state = FULL;
1799         return 0;
1800 }
1801 __initcall(cpucache_init);
1802
1803 static noinline void
1804 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1805 {
1806         struct kmem_list3 *l3;
1807         struct slab *slabp;
1808         unsigned long flags;
1809         int node;
1810
1811         printk(KERN_WARNING
1812                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1813                 nodeid, gfpflags);
1814         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1815                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1816
1817         for_each_online_node(node) {
1818                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1819                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1820
1821                 l3 = cachep->nodelists[node];
1822                 if (!l3)
1823                         continue;
1824
1825                 spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
1826                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
1827                         active_objs += cachep->num;
1828                         active_slabs++;
1829                 }
1830                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
1831                         active_objs += slabp->inuse;
1832                         active_slabs++;
1833                 }
1834                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
1835                         num_slabs++;
1836
1837                 free_objects += l3->free_objects;
1838                 spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
1839
1840                 num_slabs += active_slabs;
1841                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1842                 printk(KERN_WARNING
1843                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1844                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1845                         free_objects);
1846         }
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1851  *
1852  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1853  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1854  * would be relatively rare and ignorable.
1855  */
1856 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1857 {
1858         struct page *page;
1859         int nr_pages;
1860         int i;
1861
1862 #ifndef CONFIG_MMU
1863         /*
1864          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1865          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1866          */
1867         flags |= __GFP_COMP;
1868 #endif
1869
1870         flags |= cachep->allocflags;
1871         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1872                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1873
1874         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1875         if (!page) {
1876                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1877                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1878                 return NULL;
1879         }
1880
1881         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1882         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1883                 pfmemalloc_active = true;
1884
1885         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1886         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1887                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1888                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1889         else
1890                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1891                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1892         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1893                 __SetPageSlab(page + i);
1894
1895                 if (page->pfmemalloc)
1896                         SetPageSlabPfmemalloc(page + i);
1897         }
1898         memcg_bind_pages(cachep, cachep->gfporder);
1899
1900         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1901                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1902
1903                 if (cachep->ctor)
1904                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1905                 else
1906                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1907         }
1908
1909         return page_address(page);
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Interface to system's page release.
1914  */
1915 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1916 {
1917         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1918         struct page *page = virt_to_page(addr);
1919         const unsigned long nr_freed = i;
1920
1921         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1922
1923         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1924                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1925                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1926         else
1927                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1928                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1929         while (i--) {
1930                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1931                 __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1932                 __ClearPageSlab(page);
1933                 page++;
1934         }
1935
1936         memcg_release_pages(cachep, cachep->gfporder);
1937         if (current->reclaim_state)
1938                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1939         free_memcg_kmem_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1940 }
1941
1942 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1943 {
1944         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1945         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1946
1947         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1948         if (OFF_SLAB(cachep))
1949                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1950 }
1951
1952 #if DEBUG
1953
1954 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1955 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1956                             unsigned long caller)
1957 {
1958         int size = cachep->object_size;
1959
1960         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1961
1962         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1963                 return;
1964
1965         *addr++ = 0x12345678;
1966         *addr++ = caller;
1967         *addr++ = smp_processor_id();
1968         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1969         {
1970                 unsigned long *sptr = &caller;
1971                 unsigned long svalue;
1972
1973                 while (!kstack_end(sptr)) {
1974                         svalue = *sptr++;
1975                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1976                                 *addr++ = svalue;
1977                                 size -= sizeof(unsigned long);
1978                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1979                                         break;
1980                         }
1981                 }
1982
1983         }
1984         *addr++ = 0x87654321;
1985 }
1986 #endif
1987
1988 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1989 {
1990         int size = cachep->object_size;
1991         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1992
1993         memset(addr, val, size);
1994         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1995 }
1996
1997 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1998 {
1999         int i;
2000         unsigned char error = 0;
2001         int bad_count = 0;
2002
2003         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
2004         for (i = 0; i < limit; i++) {
2005                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
2006                         error = data[offset + i];
2007                         bad_count++;
2008                 }
2009         }
2010         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
2011                         &data[offset], limit, 1);
2012
2013         if (bad_count == 1) {
2014                 error ^= POISON_FREE;
2015                 if (!(error & (error - 1))) {
2016                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
2017                                         "bad RAM.\n");
2018 #ifdef CONFIG_X86
2019                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
2020                                         "test tool.\n");
2021 #else
2022                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
2023 #endif
2024                 }
2025         }
2026 }
2027 #endif
2028
2029 #if DEBUG
2030
2031 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
2032 {
2033         int i, size;
2034         char *realobj;
2035
2036         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2037                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
2038                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
2039                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
2040         }
2041
2042         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2043                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
2044                         *dbg_userword(cachep, objp));
2045                 print_symbol("(%s)",
2046                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
2047                 printk("\n");
2048         }
2049         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2050         size = cachep->object_size;
2051         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
2052                 int limit;
2053                 limit = 16;
2054                 if (i + limit > size)
2055                         limit = size - i;
2056                 dump_line(realobj, i, limit);
2057         }
2058 }
2059
2060 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
2061 {
2062         char *realobj;
2063         int size, i;
2064         int lines = 0;
2065
2066         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2067         size = cachep->object_size;
2068
2069         for (i = 0; i < size; i++) {
2070                 char exp = POISON_FREE;
2071                 if (i == size - 1)
2072                         exp = POISON_END;
2073                 if (realobj[i] != exp) {
2074                         int limit;
2075                         /* Mismatch ! */
2076                         /* Print header */
2077                         if (lines == 0) {
2078                                 printk(KERN_ERR
2079                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
2080                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
2081                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
2082                         }
2083                         /* Hexdump the affected line */
2084                         i = (i / 16) * 16;
2085                         limit = 16;
2086                         if (i + limit > size)
2087                                 limit = size - i;
2088                         dump_line(realobj, i, limit);
2089                         i += 16;
2090                         lines++;
2091                         /* Limit to 5 lines */
2092                         if (lines > 5)
2093                                 break;
2094                 }
2095         }
2096         if (lines != 0) {
2097                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
2098                  * exist:
2099                  */
2100                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
2101                 unsigned int objnr;
2102
2103                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2104                 if (objnr) {
2105                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
2106                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2107                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
2108                                realobj, size);
2109                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2110                 }
2111                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
2112                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
2113                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2114                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
2115                                realobj, size);
2116                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2117                 }
2118         }
2119 }
2120 #endif
2121
2122 #if DEBUG
2123 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2124 {
2125         int i;
2126         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2127                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2128
2129                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2130 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2131                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
2132                                         OFF_SLAB(cachep))
2133                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2134                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2135                         else
2136                                 check_poison_obj(cachep, objp);
2137 #else
2138                         check_poison_obj(cachep, objp);
2139 #endif
2140                 }
2141                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2142                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2143                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
2144                                            "was overwritten");
2145                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2146                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
2147                                            "was overwritten");
2148                 }
2149         }
2150 }
2151 #else
2152 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2153 {
2154 }
2155 #endif
2156
2157 /**
2158  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2159  * @cachep: cache pointer being destroyed
2160  * @slabp: slab pointer being destroyed
2161  *
2162  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2163  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2164  * cache-lock is not held/needed.
2165  */
2166 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2167 {
2168         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
2169
2170         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2171         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2172                 struct slab_rcu *slab_rcu;
2173
2174                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
2175                 slab_rcu->cachep = cachep;
2176                 slab_rcu->addr = addr;
2177                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
2178         } else {
2179                 kmem_freepages(cachep, addr);
2180                 if (OFF_SLAB(cachep))
2181                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2182         }
2183 }
2184
2185 /**
2186  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2187  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2188  * @size: size of objects to be created in this cache.
2189  * @align: required alignment for the objects.
2190  * @flags: slab allocation flags
2191  *
2192  * Also calculates the number of objects per slab.
2193  *
2194  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2195  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2196  * towards high-order requests, this should be changed.
2197  */
2198 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2199                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2200 {
2201         unsigned long offslab_limit;
2202         size_t left_over = 0;
2203         int gfporder;
2204
2205         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2206                 unsigned int num;
2207                 size_t remainder;
2208
2209                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2210                 if (!num)
2211                         continue;
2212
2213                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2214                         /*
2215                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2216                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2217                          * looping condition in cache_grow().
2218                          */
2219                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2220                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2221
2222                         if (num > offslab_limit)
2223                                 break;
2224                 }
2225
2226                 /* Found something acceptable - save it away */
2227                 cachep->num = num;
2228                 cachep->gfporder = gfporder;
2229                 left_over = remainder;
2230
2231                 /*
2232                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2233                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2234                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2235                  */
2236                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2237                         break;
2238
2239                 /*
2240                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2241                  * currently bad for the gfp()s.
2242                  */
2243                 if (gfporder >= slab_max_order)
2244                         break;
2245
2246                 /*
2247                  * Acceptable internal fragmentation?
2248                  */
2249                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2250                         break;
2251         }
2252         return left_over;
2253 }
2254
2255 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2256 {
2257         if (slab_state >= FULL)
2258                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2259
2260         if (slab_state == DOWN) {
2261                 /*
2262                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2263                  * The setup_list3s is taken care
2264                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2265                  */
2266                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2267                 slab_state = PARTIAL;
2268         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2269                 /*
2270                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2271                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2272                  * further caches will BUG().
2273                  */
2274                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2275
2276                 /*
2277                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2278                  * the second cache, then we need to set up all its list3s,
2279                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2280                  */
2281                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2282                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2283                         slab_state = PARTIAL_L3;
2284                 else
2285                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2286         } else {
2287                 /* Remaining boot caches */
2288                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2289                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2290
2291                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2292                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2293                         slab_state = PARTIAL_L3;
2294                 } else {
2295                         int node;
2296                         for_each_online_node(node) {
2297                                 cachep->nodelists[node] =
2298                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2299                                                 gfp, node);
2300                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2301                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2302                         }
2303                 }
2304         }
2305         cachep->nodelists[numa_mem_id()]->next_reap =
2306                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2307                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2308
2309         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2310         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2311         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2312         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2313         cachep->batchcount = 1;
2314         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 /**
2319  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2320  * @cachep: cache management descriptor
2321  * @flags: SLAB flags
2322  *
2323  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2324  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2325  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2326  *
2327  * The flags are
2328  *
2329  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2330  * to catch references to uninitialised memory.
2331  *
2332  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2333  * for buffer overruns.
2334  *
2335  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2336  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2337  * as davem.
2338  */
2339 int
2340 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2341 {
2342         size_t left_over, slab_size, ralign;
2343         gfp_t gfp;
2344         int err;
2345         size_t size = cachep->size;
2346
2347 #if DEBUG
2348 #if FORCED_DEBUG
2349         /*
2350          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2351          * large objects, if the increased size would increase the object size
2352          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2353          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2354          */
2355         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2356                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2357                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2358         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2359                 flags |= SLAB_POISON;
2360 #endif
2361         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2362                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2363 #endif
2364
2365         /*
2366          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2367          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2368          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2369          */
2370         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2371                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2372                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2373         }
2374
2375         /*
2376          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2377          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2378          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2379          */
2380         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2381                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2382
2383         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2384                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2385                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2386                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2387                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2388                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2389         }
2390
2391         /* 3) caller mandated alignment */
2392         if (ralign < cachep->align) {
2393                 ralign = cachep->align;
2394         }
2395         /* disable debug if necessary */
2396         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2397                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2398         /*
2399          * 4) Store it.
2400          */
2401         cachep->align = ralign;
2402
2403         if (slab_is_available())
2404                 gfp = GFP_KERNEL;
2405         else
2406                 gfp = GFP_NOWAIT;
2407
2408         setup_nodelists_pointer(cachep);
2409 #if DEBUG
2410
2411         /*
2412          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2413          * into align above.
2414          */
2415         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2416                 /* add space for red zone words */
2417                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2418                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2419         }
2420         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2421                 /* user store requires one word storage behind the end of
2422                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2423                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2424                  */
2425                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2426                         size += REDZONE_ALIGN;
2427                 else
2428                         size += BYTES_PER_WORD;
2429         }
2430 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2431         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2432             && cachep->object_size > cache_line_size()
2433             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2434                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2435                 size = PAGE_SIZE;
2436         }
2437 #endif
2438 #endif
2439
2440         /*
2441          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2442          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2443          * it too early on. Always use on-slab management when
2444          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2445          */
2446         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2447             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2448                 /*
2449                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2450                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2451                  */
2452                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2453
2454         size = ALIGN(size, cachep->align);
2455
2456         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2457
2458         if (!cachep->num)
2459                 return -E2BIG;
2460
2461         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2462                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2463
2464         /*
2465          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2466          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2467          */
2468         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2469                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2470                 left_over -= slab_size;
2471         }
2472
2473         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2474                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2475                 slab_size =
2476                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2477
2478 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2479                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2480                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2481                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2482                  */
2483                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2484                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2485 #endif
2486         }
2487
2488         cachep->colour_off = cache_line_size();
2489         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2490         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2491                 cachep->colour_off = cachep->align;
2492         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2493         cachep->slab_size = slab_size;
2494         cachep->flags = flags;
2495         cachep->allocflags = 0;
2496         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2497                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2498         cachep->size = size;
2499         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2500
2501         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2502                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2503                 /*
2504                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2505                  * But since we go off slab only for object size greater than
2506                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2507                  * this should not happen at all.
2508                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2509                  */
2510                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2511         }
2512
2513         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2514         if (err) {
2515                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2516                 return err;
2517         }
2518
2519         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2520                 /*
2521                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2522                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2523                  */
2524                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2525
2526                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2527         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2528                 on_slab_lock_classes(cachep);
2529
2530         return 0;
2531 }
2532
2533 #if DEBUG
2534 static void check_irq_off(void)
2535 {
2536         BUG_ON(!irqs_disabled());
2537 }
2538
2539 static void check_irq_on(void)
2540 {
2541         BUG_ON(irqs_disabled());
2542 }
2543
2544 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2545 {
2546 #ifdef CONFIG_SMP
2547         check_irq_off();
2548         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_mem_id()]->list_lock);
2549 #endif
2550 }
2551
2552 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2553 {
2554 #ifdef CONFIG_SMP
2555         check_irq_off();
2556         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2557 #endif
2558 }
2559
2560 #else
2561 #define check_irq_off() do { } while(0)
2562 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2563 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2564 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2565 #endif
2566
2567 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2568                         struct array_cache *ac,
2569                         int force, int node);
2570
2571 static void do_drain(void *arg)
2572 {
2573         struct kmem_cache *cachep = arg;
2574         struct array_cache *ac;
2575         int node = numa_mem_id();
2576
2577         check_irq_off();
2578         ac = cpu_cache_get(cachep);
2579         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2580         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2581         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2582         ac->avail = 0;
2583 }
2584
2585 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2586 {
2587         struct kmem_list3 *l3;
2588         int node;
2589
2590         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2591         check_irq_on();
2592         for_each_online_node(node) {
2593                 l3 = cachep->nodelists[node];
2594                 if (l3 && l3->alien)
2595                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2596         }
2597
2598         for_each_online_node(node) {
2599                 l3 = cachep->nodelists[node];
2600                 if (l3)
2601                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2602         }
2603 }
2604
2605 /*
2606  * Remove slabs from the list of free slabs.
2607  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2608  *
2609  * Returns the actual number of slabs released.
2610  */
2611 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2612                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2613 {
2614         struct list_head *p;
2615         int nr_freed;
2616         struct slab *slabp;
2617
2618         nr_freed = 0;
2619         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2620
2621                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2622                 p = l3->slabs_free.prev;
2623                 if (p == &l3->slabs_free) {
2624                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2625                         goto out;
2626                 }
2627
2628                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2629 #if DEBUG
2630                 BUG_ON(slabp->inuse);
2631 #endif
2632                 list_del(&slabp->list);
2633                 /*
2634                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2635                  * to the cache.
2636                  */
2637                 l3->free_objects -= cache->num;
2638                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2639                 slab_destroy(cache, slabp);
2640                 nr_freed++;
2641         }
2642 out:
2643         return nr_freed;
2644 }
2645
2646 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2647 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2648 {
2649         int ret = 0, i = 0;
2650         struct kmem_list3 *l3;
2651
2652         drain_cpu_caches(cachep);
2653
2654         check_irq_on();
2655         for_each_online_node(i) {
2656                 l3 = cachep->nodelists[i];
2657                 if (!l3)
2658                         continue;
2659
2660                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2661
2662                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2663                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2664         }
2665         return (ret ? 1 : 0);
2666 }
2667
2668 /**
2669  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2670  * @cachep: The cache to shrink.
2671  *
2672  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2673  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2674  */
2675 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2676 {
2677         int ret;
2678         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2679
2680         get_online_cpus();
2681         mutex_lock(&slab_mutex);
2682         ret = __cache_shrink(cachep);
2683         mutex_unlock(&slab_mutex);
2684         put_online_cpus();
2685         return ret;
2686 }
2687 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2688
2689 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2690 {
2691         int i;
2692         struct kmem_list3 *l3;
2693         int rc = __cache_shrink(cachep);
2694
2695         if (rc)
2696                 return rc;
2697
2698         for_each_online_cpu(i)
2699             kfree(cachep->array[i]);
2700
2701         /* NUMA: free the list3 structures */
2702         for_each_online_node(i) {
2703                 l3 = cachep->nodelists[i];
2704                 if (l3) {
2705                         kfree(l3->shared);
2706                         free_alien_cache(l3->alien);
2707                         kfree(l3);
2708                 }
2709         }
2710         return 0;
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Get the memory for a slab management obj.
2715  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2716  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2717  * come from the same cache which is getting created because,
2718  * when we are searching for an appropriate cache for these
2719  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2720  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2721  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2722  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2723  */
2724 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2725                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2726                                    int nodeid)
2727 {
2728         struct slab *slabp;
2729
2730         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2731                 /* Slab management obj is off-slab. */
2732                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2733                                               local_flags, nodeid);
2734                 /*
2735                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2736                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2737                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2738                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2739                  */
2740                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2741                                    local_flags);
2742                 if (!slabp)
2743                         return NULL;
2744         } else {
2745                 slabp = objp + colour_off;
2746                 colour_off += cachep->slab_size;
2747         }
2748         slabp->inuse = 0;
2749         slabp->colouroff = colour_off;
2750         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2751         slabp->nodeid = nodeid;
2752         slabp->free = 0;
2753         return slabp;
2754 }
2755
2756 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2757 {
2758         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2759 }
2760
2761 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2762                             struct slab *slabp)
2763 {
2764         int i;
2765
2766         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2767                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2768 #if DEBUG
2769                 /* need to poison the objs? */
2770                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2771                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2772                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2773                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2774
2775                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2776                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2777                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2778                 }
2779                 /*
2780                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2781                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2782                  * They must also be threaded.
2783                  */
2784                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2785                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2786
2787                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2788                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2789                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2790                                            " end of an object");
2791                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2792                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2793                                            " start of an object");
2794                 }
2795                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2796                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2797                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2798                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2799 #else
2800                 if (cachep->ctor)
2801                         cachep->ctor(objp);
2802 #endif
2803                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2804         }
2805         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2806 }
2807
2808 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2809 {
2810         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2811                 if (flags & GFP_DMA)
2812                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2813                 else
2814                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2815         }
2816 }
2817
2818 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2819                                 int nodeid)
2820 {
2821         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2822         kmem_bufctl_t next;
2823
2824         slabp->inuse++;
2825         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2826 #if DEBUG
2827         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2828         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2829 #endif
2830         slabp->free = next;
2831
2832         return objp;
2833 }
2834
2835 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2836                                 void *objp, int nodeid)
2837 {
2838         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2839
2840 #if DEBUG
2841         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2842         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2843
2844         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2845                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2846                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2847                 BUG();
2848         }
2849 #endif
2850         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2851         slabp->free = objnr;
2852         slabp->inuse--;
2853 }
2854
2855 /*
2856  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2857  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2858  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2859  */
2860 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2861                            void *addr)
2862 {
2863         int nr_pages;
2864         struct page *page;
2865
2866         page = virt_to_page(addr);
2867
2868         nr_pages = 1;
2869         if (likely(!PageCompound(page)))
2870                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2871
2872         do {
2873                 page->slab_cache = cache;
2874                 page->slab_page = slab;
2875                 page++;
2876         } while (--nr_pages);
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2881  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2882  */
2883 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2884                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2885 {
2886         struct slab *slabp;
2887         size_t offset;
2888         gfp_t local_flags;
2889         struct kmem_list3 *l3;
2890
2891         /*
2892          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2893          * critical path in kmem_cache_alloc().
2894          */
2895         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2896         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2897
2898         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2899         check_irq_off();
2900         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2901         spin_lock(&l3->list_lock);
2902
2903         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2904         offset = l3->colour_next;
2905         l3->colour_next++;
2906         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2907                 l3->colour_next = 0;
2908         spin_unlock(&l3->list_lock);
2909
2910         offset *= cachep->colour_off;
2911
2912         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2913                 local_irq_enable();
2914
2915         /*
2916          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2917          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2918          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2919          * will eventually be caught here (where it matters).
2920          */
2921         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2922
2923         /*
2924          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2925          * 'nodeid'.
2926          */
2927         if (!objp)
2928                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2929         if (!objp)
2930                 goto failed;
2931
2932         /* Get slab management. */
2933         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2934                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2935         if (!slabp)
2936                 goto opps1;
2937
2938         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2939
2940         cache_init_objs(cachep, slabp);
2941
2942         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2943                 local_irq_disable();
2944         check_irq_off();
2945         spin_lock(&l3->list_lock);
2946
2947         /* Make slab active. */
2948         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2949         STATS_INC_GROWN(cachep);
2950         l3->free_objects += cachep->num;
2951         spin_unlock(&l3->list_lock);
2952         return 1;
2953 opps1:
2954         kmem_freepages(cachep, objp);
2955 failed:
2956         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2957                 local_irq_disable();
2958         return 0;
2959 }
2960
2961 #if DEBUG
2962
2963 /*
2964  * Perform extra freeing checks:
2965  * - detect bad pointers.
2966  * - POISON/RED_ZONE checking
2967  */
2968 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2969 {
2970         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2971                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2972                        (unsigned long)objp);
2973                 BUG();
2974         }
2975 }
2976
2977 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2978 {
2979         unsigned long long redzone1, redzone2;
2980
2981         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2982         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2983
2984         /*
2985          * Redzone is ok.
2986          */
2987         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2988                 return;
2989
2990         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2991                 slab_error(cache, "double free detected");
2992         else
2993                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2994
2995         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2996                         obj, redzone1, redzone2);
2997 }
2998
2999 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3000                                    unsigned long caller)
3001 {
3002         struct page *page;
3003         unsigned int objnr;
3004         struct slab *slabp;
3005
3006         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3007
3008         objp -= obj_offset(cachep);
3009         kfree_debugcheck(objp);
3010         page = virt_to_head_page(objp);
3011
3012         slabp = page->slab_page;
3013
3014         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3015                 verify_redzone_free(cachep, objp);
3016                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
3017                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
3018         }
3019         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3020                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3021
3022         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
3023
3024         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
3025         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
3026
3027 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3028         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
3029 #endif
3030         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3031 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3032                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
3033                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
3034                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3035                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
3036                 } else {
3037                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3038                 }
3039 #else
3040                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3041 #endif
3042         }
3043         return objp;
3044 }
3045
3046 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
3047 {
3048         kmem_bufctl_t i;
3049         int entries = 0;
3050
3051         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
3052         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
3053                 entries++;
3054                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
3055                         goto bad;
3056         }
3057         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
3058 bad:
3059                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
3060                         "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Tainted(%s). Hexdump:\n",
3061                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse,
3062                         print_tainted());
3063                 print_hex_dump(KERN_ERR, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 1, slabp,
3064                         sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t),
3065                         1);
3066                 BUG();
3067         }
3068 }
3069 #else
3070 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
3071 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
3072 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
3073 #endif
3074
3075 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3076                                                         bool force_refill)
3077 {
3078         int batchcount;
3079         struct kmem_list3 *l3;
3080         struct array_cache *ac;
3081         int node;
3082
3083         check_irq_off();
3084         node = numa_mem_id();
3085         if (unlikely(force_refill))
3086                 goto force_grow;
3087 retry:
3088         ac = cpu_cache_get(cachep);
3089         batchcount = ac->batchcount;
3090         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3091                 /*
3092                  * If there was little recent activity on this cache, then
3093                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3094                  * refill bouncing.
3095                  */
3096                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3097         }
3098         l3 = cachep->nodelists[node];
3099
3100         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3101         spin_lock(&l3->list_lock);
3102
3103         /* See if we can refill from the shared array */
3104         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
3105                 l3->shared->touched = 1;
3106                 goto alloc_done;
3107         }
3108
3109         while (batchcount > 0) {
3110                 struct list_head *entry;
3111                 struct slab *slabp;
3112                 /* Get slab alloc is to come from. */
3113                 entry = l3->slabs_partial.next;
3114                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3115                         l3->free_touched = 1;
3116                         entry = l3->slabs_free.next;
3117                         if (entry == &l3->slabs_free)
3118                                 goto must_grow;
3119                 }
3120
3121                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3122                 check_slabp(cachep, slabp);
3123                 check_spinlock_acquired(cachep);
3124
3125                 /*
3126                  * The slab was either on partial or free list so
3127                  * there must be at least one object available for
3128                  * allocation.
3129                  */
3130                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3131
3132                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3133                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3134                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3135                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3136
3137                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
3138                                                                         node));
3139                 }
3140                 check_slabp(cachep, slabp);
3141
3142                 /* move slabp to correct slabp list: */
3143                 list_del(&slabp->list);
3144                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3145                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3146                 else
3147                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3148         }
3149
3150 must_grow:
3151         l3->free_objects -= ac->avail;
3152 alloc_done:
3153         spin_unlock(&l3->list_lock);
3154
3155         if (unlikely(!ac->avail)) {
3156                 int x;
3157 force_grow:
3158                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3159
3160                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3161                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3162                 node = numa_mem_id();
3163
3164                 /* no objects in sight? abort */
3165                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3166                         return NULL;
3167
3168                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3169                         goto retry;
3170         }
3171         ac->touched = 1;
3172
3173         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3174 }
3175
3176 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3177                                                 gfp_t flags)
3178 {
3179         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3180 #if DEBUG
3181         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3182 #endif
3183 }
3184
3185 #if DEBUG
3186 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3187                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3188 {
3189         if (!objp)
3190                 return objp;
3191         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3192 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3193                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3194                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3195                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3196                 else
3197                         check_poison_obj(cachep, objp);
3198 #else
3199                 check_poison_obj(cachep, objp);
3200 #endif
3201                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3202         }
3203         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3204                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3205
3206         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3207                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3208                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3209                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3210                                                 " object was overwritten");
3211                         printk(KERN_ERR
3212                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3213                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3214                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3215                 }
3216                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3217                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3218         }
3219 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3220         {
3221                 struct slab *slabp;
3222                 unsigned objnr;
3223
3224                 slabp = virt_to_head_page(objp)->slab_page;
3225                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->size;
3226                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3227         }
3228 #endif
3229         objp += obj_offset(cachep);
3230         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3231                 cachep->ctor(objp);
3232         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3233             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3234                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3235                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3236         }
3237         return objp;
3238 }
3239 #else
3240 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3241 #endif
3242
3243 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3244 {
3245         if (cachep == kmem_cache)
3246                 return false;
3247
3248         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3249 }
3250
3251 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3252 {
3253         void *objp;
3254         struct array_cache *ac;
3255         bool force_refill = false;
3256
3257         check_irq_off();
3258
3259         ac = cpu_cache_get(cachep);
3260         if (likely(ac->avail)) {
3261                 ac->touched = 1;
3262                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3263
3264                 /*
3265                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3266                  * by the current flags
3267                  */
3268                 if (objp) {
3269                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3270                         goto out;
3271                 }
3272                 force_refill = true;
3273         }
3274
3275         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3276         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3277         /*
3278          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3279          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3280          */
3281         ac = cpu_cache_get(cachep);
3282
3283 out:
3284         /*
3285          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3286          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3287          * treat the array pointers as a reference to the object.
3288          */
3289         if (objp)
3290                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3291         return objp;
3292 }
3293
3294 #ifdef CONFIG_NUMA
3295 /*
3296  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3297  *
3298  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3299  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3300  */
3301 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3302 {
3303         int nid_alloc, nid_here;
3304
3305         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3306                 return NULL;
3307         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3308         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3309                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3310         else if (current->mempolicy)
3311                 nid_alloc = slab_node();
3312         if (nid_alloc != nid_here)
3313                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3314         return NULL;
3315 }
3316
3317 /*
3318  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3319  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3320  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3321  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3322  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3323  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3324  */
3325 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3326 {
3327         struct zonelist *zonelist;
3328         gfp_t local_flags;
3329         struct zoneref *z;
3330         struct zone *zone;
3331         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3332         void *obj = NULL;
3333         int nid;
3334         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3335
3336         if (flags & __GFP_THISNODE)
3337                 return NULL;
3338
3339         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3340
3341 retry_cpuset:
3342         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3343         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3344
3345 retry:
3346         /*
3347          * Look through allowed nodes for objects available
3348          * from existing per node queues.
3349          */
3350         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3351                 nid = zone_to_nid(zone);
3352
3353                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3354                         cache->nodelists[nid] &&
3355                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3356                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3357                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3358                                 if (obj)
3359                                         break;
3360                 }
3361         }
3362
3363         if (!obj) {
3364                 /*
3365                  * This allocation will be performed within the constraints
3366                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3367                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3368                  * set and go into memory reserves if necessary.
3369                  */
3370                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3371                         local_irq_enable();
3372                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3373                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3374                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3375                         local_irq_disable();
3376                 if (obj) {
3377                         /*
3378                          * Insert into the appropriate per node queues
3379                          */
3380                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3381                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3382                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3383                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3384                                 if (!obj)
3385                                         /*
3386                                          * Another processor may allocate the
3387                                          * objects in the slab since we are
3388                                          * not holding any locks.
3389                                          */
3390                                         goto retry;
3391                         } else {
3392                                 /* cache_grow already freed obj */
3393                                 obj = NULL;
3394                         }
3395                 }
3396         }
3397
3398         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3399                 goto retry_cpuset;
3400         return obj;
3401 }
3402
3403 /*
3404  * A interface to enable slab creation on nodeid
3405  */
3406 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3407                                 int nodeid)
3408 {
3409         struct list_head *entry;
3410         struct slab *slabp;
3411         struct kmem_list3 *l3;
3412         void *obj;
3413         int x;
3414
3415         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3416         BUG_ON(!l3);
3417
3418 retry:
3419         check_irq_off();
3420         spin_lock(&l3->list_lock);
3421         entry = l3->slabs_partial.next;
3422         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3423                 l3->free_touched = 1;
3424                 entry = l3->slabs_free.next;
3425                 if (entry == &l3->slabs_free)
3426                         goto must_grow;
3427         }
3428
3429         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3430         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3431         check_slabp(cachep, slabp);
3432
3433         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3434         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3435         STATS_SET_HIGH(cachep);
3436
3437         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3438
3439         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3440         check_slabp(cachep, slabp);
3441         l3->free_objects--;
3442         /* move slabp to correct slabp list: */
3443         list_del(&slabp->list);
3444
3445         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3446                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3447         else
3448                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3449
3450         spin_unlock(&l3->list_lock);
3451         goto done;
3452
3453 must_grow:
3454         spin_unlock(&l3->list_lock);
3455         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3456         if (x)
3457                 goto retry;
3458
3459         return fallback_alloc(cachep, flags);
3460
3461 done:
3462         return obj;
3463 }
3464
3465 /**
3466  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3467  * @cachep: The cache to allocate from.
3468  * @flags: See kmalloc().
3469  * @nodeid: node number of the target node.
3470  * @caller: return address of caller, used for debug information
3471  *
3472  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3473  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3474  *
3475  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3476  */
3477 static __always_inline void *
3478 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3479                    unsigned long caller)
3480 {
3481         unsigned long save_flags;
3482         void *ptr;
3483         int slab_node = numa_mem_id();
3484
3485         flags &= gfp_allowed_mask;
3486
3487         lockdep_trace_alloc(flags);
3488
3489         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3490                 return NULL;
3491
3492         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3493
3494         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3495         local_irq_save(save_flags);
3496
3497         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3498                 nodeid = slab_node;
3499
3500         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3501                 /* Node not bootstrapped yet */
3502                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3503                 goto out;
3504         }
3505
3506         if (nodeid == slab_node) {
3507                 /*
3508                  * Use the locally cached objects if possible.
3509                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3510                  * to other nodes. It may fail while we still have
3511                  * objects on other nodes available.
3512                  */
3513                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3514                 if (ptr)
3515                         goto out;
3516         }
3517         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3518         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3519   out:
3520         local_irq_restore(save_flags);
3521         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3522         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3523                                  flags);
3524
3525         if (likely(ptr))
3526                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3527
3528         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3529                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3530
3531         return ptr;
3532 }
3533
3534 static __always_inline void *
3535 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3536 {
3537         void *objp;
3538
3539         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3540                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3541                 if (objp)
3542                         goto out;
3543         }
3544         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3545
3546         /*
3547          * We may just have run out of memory on the local node.
3548          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3549          */
3550         if (!objp)
3551                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3552
3553   out:
3554         return objp;
3555 }
3556 #else
3557
3558 static __always_inline void *
3559 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3560 {
3561         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3562 }
3563
3564 #endif /* CONFIG_NUMA */
3565
3566 static __always_inline void *
3567 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3568 {
3569         unsigned long save_flags;
3570         void *objp;
3571
3572         flags &= gfp_allowed_mask;
3573
3574         lockdep_trace_alloc(flags);
3575
3576         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3577                 return NULL;
3578
3579         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3580
3581         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3582         local_irq_save(save_flags);
3583         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3584         local_irq_restore(save_flags);
3585         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3586         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3587                                  flags);
3588         prefetchw(objp);
3589
3590         if (likely(objp))
3591                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3592
3593         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3594                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3595
3596         return objp;
3597 }
3598
3599 /*
3600  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3601  */
3602 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3603                        int node)
3604 {
3605         int i;
3606         struct kmem_list3 *l3;
3607
3608         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3609                 void *objp;
3610                 struct slab *slabp;
3611
3612                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3613                 objp = objpp[i];
3614
3615                 slabp = virt_to_slab(objp);
3616                 l3 = cachep->nodelists[node];
3617                 list_del(&slabp->list);
3618                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3619                 check_slabp(cachep, slabp);
3620                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3621                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3622                 l3->free_objects++;
3623                 check_slabp(cachep, slabp);
3624
3625                 /* fixup slab chains */
3626                 if (slabp->inuse == 0) {
3627                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3628                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3629                                 /* No need to drop any previously held
3630                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3631                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3632                                  * a different cache, refer to comments before
3633                                  * alloc_slabmgmt.
3634                                  */
3635                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3636                         } else {
3637                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3638                         }
3639                 } else {
3640                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3641                          * partial list on free - maximum time for the
3642                          * other objects to be freed, too.
3643                          */
3644                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3645                 }
3646         }
3647 }
3648
3649 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3650 {
3651         int batchcount;
3652         struct kmem_list3 *l3;
3653         int node = numa_mem_id();
3654
3655         batchcount = ac->batchcount;
3656 #if DEBUG
3657         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3658 #endif
3659         check_irq_off();
3660         l3 = cachep->nodelists[node];
3661         spin_lock(&l3->list_lock);
3662         if (l3->shared) {
3663                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3664                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3665                 if (max) {
3666                         if (batchcount > max)
3667                                 batchcount = max;
3668                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3669                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3670                         shared_array->avail += batchcount;
3671                         goto free_done;
3672                 }
3673         }
3674
3675         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3676 free_done:
3677 #if STATS
3678         {
3679                 int i = 0;
3680                 struct list_head *p;
3681
3682                 p = l3->slabs_free.next;
3683                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3684                         struct slab *slabp;
3685
3686                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3687                         BUG_ON(slabp->inuse);
3688
3689                         i++;
3690                         p = p->next;
3691                 }
3692                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3693         }
3694 #endif
3695         spin_unlock(&l3->list_lock);
3696         ac->avail -= batchcount;
3697         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3698 }
3699
3700 /*
3701  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3702  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3703  */
3704 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3705                                 unsigned long caller)
3706 {
3707         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3708
3709         check_irq_off();
3710         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3711         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3712
3713         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3714
3715         /*
3716          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3717          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3718          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3719          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3720          * the cache.
3721          */
3722         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3723                 return;
3724
3725         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3726                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3727         } else {
3728                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3729                 cache_flusharray(cachep, ac);
3730         }
3731
3732         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3733 }
3734
3735 /**
3736  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3737  * @cachep: The cache to allocate from.
3738  * @flags: See kmalloc().
3739  *
3740  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3741  * if the cache has no available objects.
3742  */
3743 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3744 {
3745         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3746
3747         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3748                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3749
3750         return ret;
3751 }
3752 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3753
3754 #ifdef CONFIG_TRACING
3755 void *
3756 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3757 {
3758         void *ret;
3759
3760         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3761
3762         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3763                       size, cachep->size, flags);
3764         return ret;
3765 }
3766 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3767 #endif
3768
3769 #ifdef CONFIG_NUMA
3770 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3771 {
3772         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3773
3774         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3775                                     cachep->object_size, cachep->size,
3776                                     flags, nodeid);
3777
3778         return ret;
3779 }
3780 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3781
3782 #ifdef CONFIG_TRACING
3783 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3784                                   gfp_t flags,
3785                                   int nodeid,
3786                                   size_t size)
3787 {
3788         void *ret;
3789
3790         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3791
3792         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3793                            size, cachep->size,
3794                            flags, nodeid);
3795         return ret;
3796 }
3797 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3798 #endif
3799
3800 static __always_inline void *
3801 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3802 {
3803         struct kmem_cache *cachep;
3804
3805         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3806         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3807                 return cachep;
3808         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3809 }
3810
3811 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3812 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3813 {
3814         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3815 }
3816 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3817
3818 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3819                 int node, unsigned long caller)
3820 {
3821         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3822 }
3823 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3824 #else
3825 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3826 {
3827         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3828 }
3829 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3830 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3831 #endif /* CONFIG_NUMA */
3832
3833 /**
3834  * __do_kmalloc - allocate memory
3835  * @size: how many bytes of memory are required.
3836  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3837  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3838  */
3839 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3840                                           unsigned long caller)
3841 {
3842         struct kmem_cache *cachep;
3843         void *ret;
3844
3845         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3846          * __ with kmem_.
3847          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3848          * functions.
3849          */
3850         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3851         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3852                 return cachep;
3853         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3854
3855         trace_kmalloc(caller, ret,
3856                       size, cachep->size, flags);
3857
3858         return ret;
3859 }
3860
3861
3862 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3863 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3864 {
3865         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3866 }
3867 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3868
3869 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3870 {
3871         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3872 }
3873 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3874
3875 #else
3876 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3877 {
3878         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3879 }
3880 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3881 #endif
3882
3883 /**
3884  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3885  * @cachep: The cache the allocation was from.
3886  * @objp: The previously allocated object.
3887  *
3888  * Free an object which was previously allocated from this
3889  * cache.
3890  */
3891 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3892 {
3893         unsigned long flags;
3894         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3895         if (!cachep)
3896                 return;
3897
3898         local_irq_save(flags);
3899         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3900         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3901                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3902         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3903         local_irq_restore(flags);
3904
3905         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3906 }
3907 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3908
3909 /**
3910  * kfree - free previously allocated memory
3911  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3912  *
3913  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3914  *
3915  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3916  * or you will run into trouble.
3917  */
3918 void kfree(const void *objp)
3919 {
3920         struct kmem_cache *c;
3921         unsigned long flags;
3922
3923         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3924
3925         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3926                 return;
3927         local_irq_save(flags);
3928         kfree_debugcheck(objp);
3929         c = virt_to_cache(objp);
3930         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3931
3932         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3933         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3934         local_irq_restore(flags);
3935 }
3936 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3937
3938 /*
3939  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3940  */
3941 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3942 {
3943         int node;
3944         struct kmem_list3 *l3;
3945         struct array_cache *new_shared;
3946         struct array_cache **new_alien = NULL;
3947
3948         for_each_online_node(node) {
3949
3950                 if (use_alien_caches) {
3951                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3952                         if (!new_alien)
3953                                 goto fail;
3954                 }
3955
3956                 new_shared = NULL;
3957                 if (cachep->shared) {
3958                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3959                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3960                                         0xbaadf00d, gfp);
3961                         if (!new_shared) {
3962                                 free_alien_cache(new_alien);
3963                                 goto fail;
3964                         }
3965                 }
3966
3967                 l3 = cachep->nodelists[node];
3968                 if (l3) {
3969                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3970
3971                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3972
3973                         if (shared)
3974                                 free_block(cachep, shared->entry,
3975                                                 shared->avail, node);
3976
3977                         l3->shared = new_shared;
3978                         if (!l3->alien) {
3979                                 l3->alien = new_alien;
3980                                 new_alien = NULL;
3981                         }
3982                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3983                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3984                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3985                         kfree(shared);
3986                         free_alien_cache(new_alien);
3987                         continue;
3988                 }
3989                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3990                 if (!l3) {
3991                         free_alien_cache(new_alien);
3992                         kfree(new_shared);
3993                         goto fail;
3994                 }
3995
3996                 kmem_list3_init(l3);
3997                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3998                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3999                 l3->shared = new_shared;
4000                 l3->alien = new_alien;
4001                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
4002                                         cachep->batchcount + cachep->num;
4003                 cachep->nodelists[node] = l3;
4004         }
4005         return 0;
4006
4007 fail:
4008         if (!cachep->list.next) {
4009                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
4010                 node--;
4011                 while (node >= 0) {
4012                         if (cachep->nodelists[node]) {
4013                                 l3 = cachep->nodelists[node];
4014
4015                                 kfree(l3->shared);
4016                                 free_alien_cache(l3->alien);
4017                                 kfree(l3);
4018                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
4019                         }
4020                         node--;
4021                 }
4022         }
4023         return -ENOMEM;
4024 }
4025
4026 struct ccupdate_struct {
4027         struct kmem_cache *cachep;
4028         struct array_cache *new[0];
4029 };
4030
4031 static void do_ccupdate_local(void *info)
4032 {
4033         struct ccupdate_struct *new = info;
4034         struct array_cache *old;
4035
4036         check_irq_off();
4037         old = cpu_cache_get(new->cachep);
4038
4039         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
4040         new->new[smp_processor_id()] = old;
4041 }
4042
4043 /* Always called with the slab_mutex held */
4044 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4045                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4046 {
4047         struct ccupdate_struct *new;
4048         int i;
4049
4050         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
4051                       gfp);
4052         if (!new)
4053                 return -ENOMEM;
4054
4055         for_each_online_cpu(i) {
4056                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
4057                                                 batchcount, gfp);
4058                 if (!new->new[i]) {
4059                         for (i--; i >= 0; i--)
4060                                 kfree(new->new[i]);
4061                         kfree(new);
4062                         return -ENOMEM;
4063                 }
4064         }
4065         new->cachep = cachep;
4066
4067         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
4068
4069         check_irq_on();
4070         cachep->batchcount = batchcount;
4071         cachep->limit = limit;
4072         cachep->shared = shared;
4073
4074         for_each_online_cpu(i) {
4075                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4076                 if (!ccold)
4077                         continue;
4078                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4079                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
4080                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4081                 kfree(ccold);
4082         }
4083         kfree(new);
4084         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
4085 }
4086
4087 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4088                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4089 {
4090         int ret;
4091         struct kmem_cache *c = NULL;
4092         int i = 0;
4093
4094         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4095
4096         if (slab_state < FULL)
4097                 return ret;
4098
4099         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
4100                 return ret;
4101
4102         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
4103         for_each_memcg_cache_index(i) {
4104                 c = cache_from_memcg(cachep, i);
4105                 if (c)
4106                         /* return value determined by the parent cache only */
4107                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
4108         }
4109
4110         return ret;
4111 }
4112
4113 /* Called with slab_mutex held always */
4114 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4115 {
4116         int err;
4117         int limit = 0;
4118         int shared = 0;
4119         int batchcount = 0;
4120
4121         if (!is_root_cache(cachep)) {
4122                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
4123                 limit = root->limit;
4124                 shared = root->shared;
4125                 batchcount = root->batchcount;
4126         }
4127
4128         if (limit && shared && batchcount)
4129                 goto skip_setup;
4130         /*
4131          * The head array serves three purposes:
4132          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4133          * - reduce the number of spinlock operations.
4134          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4135          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4136          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4137          * Bonwick.
4138          */
4139         if (cachep->size > 131072)
4140                 limit = 1;
4141         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
4142                 limit = 8;
4143         else if (cachep->size > 1024)
4144                 limit = 24;
4145         else if (cachep->size > 256)
4146                 limit = 54;
4147         else
4148                 limit = 120;
4149
4150         /*
4151          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4152          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4153          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4154          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4155          * replaces Bonwick's magazine layer.
4156          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4157          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4158          */
4159         shared = 0;
4160         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4161                 shared = 8;
4162
4163 #if DEBUG
4164         /*
4165          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4166          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4167          */
4168         if (limit > 32)
4169                 limit = 32;
4170 #endif
4171         batchcount = (limit + 1) / 2;
4172 skip_setup:
4173         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4174         if (err)
4175                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4176                        cachep->name, -err);
4177         return err;
4178 }
4179
4180 /*
4181  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4182  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4183  * if drain_array() is used on the shared array.
4184  */
4185 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4186                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4187 {
4188         int tofree;
4189
4190         if (!ac || !ac->avail)
4191                 return;
4192         if (ac->touched && !force) {
4193                 ac->touched = 0;
4194         } else {
4195                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4196                 if (ac->avail) {
4197                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4198                         if (tofree > ac->avail)
4199                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4200                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4201                         ac->avail -= tofree;
4202                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4203                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4204                 }
4205                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4206         }
4207 }
4208
4209 /**
4210  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4211  * @w: work descriptor
4212  *
4213  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4214  * Purpose:
4215  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4216  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4217  *
4218  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4219  * again on the next iteration.
4220  */
4221 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4222 {
4223         struct kmem_cache *searchp;
4224         struct kmem_list3 *l3;
4225         int node = numa_mem_id();
4226         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4227
4228         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4229                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4230                 goto out;
4231
4232         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4233                 check_irq_on();
4234
4235                 /*
4236                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4237                  * have established with reasonable certainty that
4238                  * we can do some work if the lock was obtained.
4239                  */
4240                 l3 = searchp->nodelists[node];
4241
4242                 reap_alien(searchp, l3);
4243
4244                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4245
4246                 /*
4247                  * These are racy checks but it does not matter
4248                  * if we skip one check or scan twice.
4249                  */
4250                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4251                         goto next;
4252
4253                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4254
4255                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4256
4257                 if (l3->free_touched)
4258                         l3->free_touched = 0;
4259                 else {
4260                         int freed;
4261
4262                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4263                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4264                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4265                 }
4266 next:
4267                 cond_resched();
4268         }
4269         check_irq_on();
4270         mutex_unlock(&slab_mutex);
4271         next_reap_node();
4272 out:
4273         /* Set up the next iteration */
4274         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4275 }
4276
4277 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4278 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4279 {
4280         struct slab *slabp;
4281         unsigned long active_objs;
4282         unsigned long num_objs;
4283         unsigned long active_slabs = 0;
4284         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4285         const char *name;
4286         char *error = NULL;
4287         int node;
4288         struct kmem_list3 *l3;
4289
4290         active_objs = 0;
4291         num_slabs = 0;
4292         for_each_online_node(node) {
4293                 l3 = cachep->nodelists[node];
4294                 if (!l3)
4295                         continue;
4296
4297                 check_irq_on();
4298                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4299
4300                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4301                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4302                                 error = "slabs_full accounting error";
4303                         active_objs += cachep->num;
4304                         active_slabs++;
4305                 }
4306                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4307                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4308                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4309                         if (!slabp->inuse && !error)
4310                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4311                         active_objs += slabp->inuse;
4312                         active_slabs++;
4313                 }
4314                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4315                         if (slabp->inuse && !error)
4316                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4317                         num_slabs++;
4318                 }
4319                 free_objects += l3->free_objects;
4320                 if (l3->shared)
4321                         shared_avail += l3->shared->avail;
4322
4323                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4324         }
4325         num_slabs += active_slabs;
4326         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4327         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4328                 error = "free_objects accounting error";
4329
4330         name = cachep->name;
4331         if (error)
4332                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4333
4334         sinfo->active_objs = active_objs;
4335         sinfo->num_objs = num_objs;
4336         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4337         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4338         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4339         sinfo->limit = cachep->limit;
4340         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4341         sinfo->shared = cachep->shared;
4342         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4343         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4344 }
4345
4346 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4347 {
4348 #if STATS
4349         {                       /* list3 stats */
4350                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4351                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4352                 unsigned long grown = cachep->grown;
4353                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4354                 unsigned long errors = cachep->errors;
4355                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4356                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4357                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4358                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4359
4360                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4361                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4362                            allocs, high, grown,
4363                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4364                            node_frees, overflows);
4365         }
4366         /* cpu stats */
4367         {
4368                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4369                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4370                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4371                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4372
4373                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4374                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4375         }
4376 #endif
4377 }
4378
4379 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4380 /**
4381  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4382  * @file: unused
4383  * @buffer: user buffer
4384  * @count: data length
4385  * @ppos: unused
4386  */
4387 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4388                        size_t count, loff_t *ppos)
4389 {
4390         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4391         int limit, batchcount, shared, res;
4392         struct kmem_cache *cachep;
4393
4394         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4395                 return -EINVAL;
4396         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4397                 return -EFAULT;
4398         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4399
4400         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4401         if (!tmp)
4402                 return -EINVAL;
4403         *tmp = '\0';
4404         tmp++;
4405         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4406                 return -EINVAL;
4407
4408         /* Find the cache in the chain of caches. */
4409         mutex_lock(&slab_mutex);
4410         res = -EINVAL;
4411         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4412                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4413                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4414                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4415                                 res = 0;
4416                         } else {
4417                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4418                                                        batchcount, shared,
4419                                                        GFP_KERNEL);
4420                         }
4421                         break;
4422                 }
4423         }
4424         mutex_unlock(&slab_mutex);
4425         if (res >= 0)
4426                 res = count;
4427         return res;
4428 }
4429
4430 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4431
4432 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4433 {
4434         mutex_lock(&slab_mutex);
4435         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4436 }
4437
4438 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4439 {
4440         unsigned long *p;
4441         int l;
4442         if (!v)
4443                 return 1;
4444         l = n[1];
4445         p = n + 2;
4446         while (l) {
4447                 int i = l/2;
4448                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4449                 if (*q == v) {
4450                         q[1]++;
4451                         return 1;
4452                 }
4453                 if (*q > v) {
4454                         l = i;
4455                 } else {
4456                         p = q + 2;
4457                         l -= i + 1;
4458                 }
4459         }
4460         if (++n[1] == n[0])
4461                 return 0;
4462         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4463         p[0] = v;
4464         p[1] = 1;
4465         return 1;
4466 }
4467
4468 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4469 {
4470         void *p;
4471         int i;
4472         if (n[0] == n[1])
4473                 return;
4474         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4475                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4476                         continue;
4477                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4478                         return;
4479         }
4480 }
4481
4482 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4483 {
4484 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4485         unsigned long offset, size;
4486         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4487
4488         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4489                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4490                 if (modname[0])
4491                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4492                 return;
4493         }
4494 #endif
4495         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4496 }
4497
4498 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4499 {
4500         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4501         struct slab *slabp;
4502         struct kmem_list3 *l3;
4503         const char *name;
4504         unsigned long *n = m->private;
4505         int node;
4506         int i;
4507
4508         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4509                 return 0;
4510         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4511                 return 0;
4512
4513         /* OK, we can do it */
4514
4515         n[1] = 0;
4516
4517         for_each_online_node(node) {
4518                 l3 = cachep->nodelists[node];
4519                 if (!l3)
4520                         continue;
4521
4522                 check_irq_on();
4523                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4524
4525                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4526                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4527                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4528                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4529                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4530         }
4531         name = cachep->name;
4532         if (n[0] == n[1]) {
4533                 /* Increase the buffer size */
4534                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4535                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4536                 if (!m->private) {
4537                         /* Too bad, we are really out */
4538                         m->private = n;
4539                         mutex_lock(&slab_mutex);
4540                         return -ENOMEM;
4541                 }
4542                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4543                 kfree(n);
4544                 mutex_lock(&slab_mutex);
4545                 /* Now make sure this entry will be retried */
4546                 m->count = m->size;
4547                 return 0;
4548         }
4549         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4550                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4551                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4552                 seq_putc(m, '\n');
4553         }
4554
4555         return 0;
4556 }
4557
4558 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4559 {
4560         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4561 }
4562
4563 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4564 {
4565         mutex_unlock(&slab_mutex);
4566 }
4567
4568 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4569         .start = leaks_start,
4570         .next = s_next,
4571         .stop = s_stop,
4572         .show = leaks_show,
4573 };
4574
4575 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4576 {
4577         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4578         int ret = -ENOMEM;
4579         if (n) {
4580                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4581                 if (!ret) {
4582                         struct seq_file *m = file->private_data;
4583                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4584                         m->private = n;
4585                         n = NULL;
4586                 }
4587                 kfree(n);
4588         }
4589         return ret;
4590 }
4591
4592 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4593         .open           = slabstats_open,
4594         .read           = seq_read,
4595         .llseek         = seq_lseek,
4596         .release        = seq_release_private,
4597 };
4598 #endif
4599
4600 static int __init slab_proc_init(void)
4601 {
4602 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4603         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4604 #endif
4605         return 0;
4606 }
4607 module_init(slab_proc_init);
4608 #endif
4609
4610 /**
4611  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4612  * @objp: Pointer to the object
4613  *
4614  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4615  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4616  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4617  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4618  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4619  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4620  * must not be freed during the duration of the call.
4621  */
4622 size_t ksize(const void *objp)
4623 {
4624         BUG_ON(!objp);
4625         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4626                 return 0;
4627
4628         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4629 }
4630 EXPORT_SYMBOL(ksize);