7401ddc24306ddadbbcfae78fd04f3d3fe7f30e2
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/kmemtrace.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/kmemcheck.h>
118
119 #include        <asm/cacheflush.h>
120 #include        <asm/tlbflush.h>
121 #include        <asm/page.h>
122
123 /*
124  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
125  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
126  *
127  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
128  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
129  *
130  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
131  */
132
133 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
134 #define DEBUG           1
135 #define STATS           1
136 #define FORCED_DEBUG    1
137 #else
138 #define DEBUG           0
139 #define STATS           0
140 #define FORCED_DEBUG    0
141 #endif
142
143 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
144 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
145 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
146
147 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
148 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
149 #endif
150
151 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
152 #if DEBUG
153 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
154                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
155                          SLAB_CACHE_DMA | \
156                          SLAB_STORE_USER | \
157                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
158                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
159                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_NOTRACK)
160 #else
161 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
162                          SLAB_CACHE_DMA | \
163                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
164                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
165                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_NOTRACK)
166 #endif
167
168 /*
169  * kmem_bufctl_t:
170  *
171  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
172  * linked offsets.
173  *
174  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
175  * slab an object belongs to.
176  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
177  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
178  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
179  * that does not use off-slab slabs.
180  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
181  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
182  * to have too many per slab.
183  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
184  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
185  */
186
187 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
188 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
189 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
190 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
191 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
192
193 /*
194  * struct slab
195  *
196  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
197  * for a slab, or allocated from an general cache.
198  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
199  */
200 struct slab {
201         struct list_head list;
202         unsigned long colouroff;
203         void *s_mem;            /* including colour offset */
204         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
205         kmem_bufctl_t free;
206         unsigned short nodeid;
207 };
208
209 /*
210  * struct slab_rcu
211  *
212  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
213  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
214  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
215  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
216  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
217  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
218  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
219  *
220  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
221  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
222  *
223  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
224  */
225 struct slab_rcu {
226         struct rcu_head head;
227         struct kmem_cache *cachep;
228         void *addr;
229 };
230
231 /*
232  * struct array_cache
233  *
234  * Purpose:
235  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
236  * - reduce the number of linked list operations
237  * - reduce spinlock operations
238  *
239  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
240  * footprint.
241  *
242  */
243 struct array_cache {
244         unsigned int avail;
245         unsigned int limit;
246         unsigned int batchcount;
247         unsigned int touched;
248         spinlock_t lock;
249         void *entry[];  /*
250                          * Must have this definition in here for the proper
251                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
252                          * the entries.
253                          */
254 };
255
256 /*
257  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
258  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
259  */
260 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
261 struct arraycache_init {
262         struct array_cache cache;
263         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
264 };
265
266 /*
267  * The slab lists for all objects.
268  */
269 struct kmem_list3 {
270         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
271         struct list_head slabs_full;
272         struct list_head slabs_free;
273         unsigned long free_objects;
274         unsigned int free_limit;
275         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
276         spinlock_t list_lock;
277         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
278         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
279         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
280         int free_touched;               /* updated without locking */
281 };
282
283 /*
284  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
285  */
286 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
287 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
288 #define CACHE_CACHE 0
289 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
290 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
291
292 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
293                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
294 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
295                         int node);
296 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
297 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
298
299 /*
300  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
301  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
302  */
303 static __always_inline int index_of(const size_t size)
304 {
305         extern void __bad_size(void);
306
307         if (__builtin_constant_p(size)) {
308                 int i = 0;
309
310 #define CACHE(x) \
311         if (size <=x) \
312                 return i; \
313         else \
314                 i++;
315 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
316 #undef CACHE
317                 __bad_size();
318         } else
319                 __bad_size();
320         return 0;
321 }
322
323 static int slab_early_init = 1;
324
325 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
326 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
327
328 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
329 {
330         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
331         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
332         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
333         parent->shared = NULL;
334         parent->alien = NULL;
335         parent->colour_next = 0;
336         spin_lock_init(&parent->list_lock);
337         parent->free_objects = 0;
338         parent->free_touched = 0;
339 }
340
341 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
342         do {                                                            \
343                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
344                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
345         } while (0)
346
347 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
348         do {                                                            \
349         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
350         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
351         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
352         } while (0)
353
354 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
355 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
356
357 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
358 /*
359  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
360  * cpucache drain/refill cycles.
361  *
362  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
363  * which could lock up otherwise freeable slabs.
364  */
365 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
366 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
367
368 #if STATS
369 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
370 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
371 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
372 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
373 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
374 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
375         do {                                                            \
376                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
377                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
378         } while (0)
379 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
380 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
381 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
382 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
383 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
384         do {                                                            \
385                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
386                         (x)->max_freeable = i;                          \
387         } while (0)
388 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
389 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
390 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
391 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
392 #else
393 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
394 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
395 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
396 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
397 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
398 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
399 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
400 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
401 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
402 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
403 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
404 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
405 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
406 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
407 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
408 #endif
409
410 #if DEBUG
411
412 /*
413  * memory layout of objects:
414  * 0            : objp
415  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
416  *              the end of an object is aligned with the end of the real
417  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
418  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
419  *              redzone word.
420  * cachep->obj_offset: The real object.
421  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
422  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
423  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
424  */
425 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
426 {
427         return cachep->obj_offset;
428 }
429
430 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
431 {
432         return cachep->obj_size;
433 }
434
435 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
436 {
437         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
438         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
439                                       sizeof(unsigned long long));
440 }
441
442 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
443 {
444         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
445         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
446                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
447                                               sizeof(unsigned long long) -
448                                               REDZONE_ALIGN);
449         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
450                                        sizeof(unsigned long long));
451 }
452
453 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
454 {
455         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
456         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
457 }
458
459 #else
460
461 #define obj_offset(x)                   0
462 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
463 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
464 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
465 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
466
467 #endif
468
469 #ifdef CONFIG_TRACING
470 size_t slab_buffer_size(struct kmem_cache *cachep)
471 {
472         return cachep->buffer_size;
473 }
474 EXPORT_SYMBOL(slab_buffer_size);
475 #endif
476
477 /*
478  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
479  */
480 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
481 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
482 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
483
484 /*
485  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
486  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
487  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
488  */
489 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
490 {
491         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
492 }
493
494 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
495 {
496         page = compound_head(page);
497         BUG_ON(!PageSlab(page));
498         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
499 }
500
501 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
502 {
503         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
504 }
505
506 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
507 {
508         BUG_ON(!PageSlab(page));
509         return (struct slab *)page->lru.prev;
510 }
511
512 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
513 {
514         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
515         return page_get_cache(page);
516 }
517
518 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
519 {
520         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
521         return page_get_slab(page);
522 }
523
524 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
525                                  unsigned int idx)
526 {
527         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
528 }
529
530 /*
531  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
532  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
533  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
534  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
535  */
536 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
537                                         const struct slab *slab, void *obj)
538 {
539         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
540         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
541 }
542
543 /*
544  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
545  */
546 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
547 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
548 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
549         CACHE(ULONG_MAX)
550 #undef CACHE
551 };
552 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
553
554 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
555 struct cache_names {
556         char *name;
557         char *name_dma;
558 };
559
560 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
561 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
562 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
563         {NULL,}
564 #undef CACHE
565 };
566
567 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
568     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
569 static struct arraycache_init initarray_generic =
570     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
571
572 /* internal cache of cache description objs */
573 static struct kmem_cache cache_cache = {
574         .batchcount = 1,
575         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
576         .shared = 1,
577         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
578         .name = "kmem_cache",
579 };
580
581 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
582
583 /*
584  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
585  * until the general caches are up.
586  */
587 static enum {
588         NONE,
589         PARTIAL_AC,
590         PARTIAL_L3,
591         EARLY,
592         FULL
593 } g_cpucache_up;
594
595 /*
596  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
597  */
598 int slab_is_available(void)
599 {
600         return g_cpucache_up >= EARLY;
601 }
602
603 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
604
605 /*
606  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
607  * for other slabs "off slab".
608  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
609  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
610  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
611  *
612  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
613  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
614  * then comes back up during hotplug
615  */
616 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
617 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
618
619 static void init_node_lock_keys(int q)
620 {
621         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
622
623         if (g_cpucache_up != FULL)
624                 return;
625
626         for (s = malloc_sizes; s->cs_size != ULONG_MAX; s++) {
627                 struct array_cache **alc;
628                 struct kmem_list3 *l3;
629                 int r;
630
631                 l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
632                 if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
633                         continue;
634                 lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
635                 alc = l3->alien;
636                 /*
637                  * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
638                  * should go away when common slab code is taught to
639                  * work even without alien caches.
640                  * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
641                  * for alloc_alien_cache,
642                  */
643                 if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
644                         continue;
645                 for_each_node(r) {
646                         if (alc[r])
647                                 lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
648                                         &on_slab_alc_key);
649                 }
650         }
651 }
652
653 static inline void init_lock_keys(void)
654 {
655         int node;
656
657         for_each_node(node)
658                 init_node_lock_keys(node);
659 }
660 #else
661 static void init_node_lock_keys(int q)
662 {
663 }
664
665 static inline void init_lock_keys(void)
666 {
667 }
668 #endif
669
670 /*
671  * Guard access to the cache-chain.
672  */
673 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
674 static struct list_head cache_chain;
675
676 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
677
678 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
679 {
680         return cachep->array[smp_processor_id()];
681 }
682
683 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
684                                                         gfp_t gfpflags)
685 {
686         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
687
688 #if DEBUG
689         /* This happens if someone tries to call
690          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
691          * the generic caches are initialized.
692          */
693         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
694 #endif
695         if (!size)
696                 return ZERO_SIZE_PTR;
697
698         while (size > csizep->cs_size)
699                 csizep++;
700
701         /*
702          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
703          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
704          * for large kmalloc calls required.
705          */
706 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
707         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
708                 return csizep->cs_dmacachep;
709 #endif
710         return csizep->cs_cachep;
711 }
712
713 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
714 {
715         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
716 }
717
718 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
719 {
720         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
721 }
722
723 /*
724  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
725  */
726 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
727                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
728                            unsigned int *num)
729 {
730         int nr_objs;
731         size_t mgmt_size;
732         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
733
734         /*
735          * The slab management structure can be either off the slab or
736          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
737          * slab is used for:
738          *
739          * - The struct slab
740          * - One kmem_bufctl_t for each object
741          * - Padding to respect alignment of @align
742          * - @buffer_size bytes for each object
743          *
744          * If the slab management structure is off the slab, then the
745          * alignment will already be calculated into the size. Because
746          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
747          * correct alignment when allocated.
748          */
749         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
750                 mgmt_size = 0;
751                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
752
753                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
754                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
755         } else {
756                 /*
757                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
758                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
759                  * least @align. In the worst case, this result will
760                  * be one greater than the number of objects that fit
761                  * into the memory allocation when taking the padding
762                  * into account.
763                  */
764                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
765                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
766
767                 /*
768                  * This calculated number will be either the right
769                  * amount, or one greater than what we want.
770                  */
771                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
772                        > slab_size)
773                         nr_objs--;
774
775                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
776                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
777
778                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
779         }
780         *num = nr_objs;
781         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
782 }
783
784 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
785
786 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
787                         char *msg)
788 {
789         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
790                function, cachep->name, msg);
791         dump_stack();
792 }
793
794 /*
795  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
796  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
797  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
798  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
799  * line
800   */
801
802 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
803 static int __init noaliencache_setup(char *s)
804 {
805         use_alien_caches = 0;
806         return 1;
807 }
808 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
809
810 #ifdef CONFIG_NUMA
811 /*
812  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
813  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
814  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
815  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
816  */
817 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
818
819 static void init_reap_node(int cpu)
820 {
821         int node;
822
823         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
824         if (node == MAX_NUMNODES)
825                 node = first_node(node_online_map);
826
827         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
828 }
829
830 static void next_reap_node(void)
831 {
832         int node = __get_cpu_var(slab_reap_node);
833
834         node = next_node(node, node_online_map);
835         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
836                 node = first_node(node_online_map);
837         __get_cpu_var(slab_reap_node) = node;
838 }
839
840 #else
841 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
842 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
843 #endif
844
845 /*
846  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
847  * via the workqueue/eventd.
848  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
849  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
850  * lock.
851  */
852 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
853 {
854         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
855
856         /*
857          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
858          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
859          * at that time.
860          */
861         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
862                 init_reap_node(cpu);
863                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
864                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
865                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
866         }
867 }
868
869 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
870                                             int batchcount, gfp_t gfp)
871 {
872         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
873         struct array_cache *nc = NULL;
874
875         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
876         /*
877          * The array_cache structures contain pointers to free object.
878          * However, when such objects are allocated or transfered to another
879          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
880          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
881          * not scan such objects.
882          */
883         kmemleak_no_scan(nc);
884         if (nc) {
885                 nc->avail = 0;
886                 nc->limit = entries;
887                 nc->batchcount = batchcount;
888                 nc->touched = 0;
889                 spin_lock_init(&nc->lock);
890         }
891         return nc;
892 }
893
894 /*
895  * Transfer objects in one arraycache to another.
896  * Locking must be handled by the caller.
897  *
898  * Return the number of entries transferred.
899  */
900 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
901                 struct array_cache *from, unsigned int max)
902 {
903         /* Figure out how many entries to transfer */
904         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
905
906         if (!nr)
907                 return 0;
908
909         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
910                         sizeof(void *) *nr);
911
912         from->avail -= nr;
913         to->avail += nr;
914         return nr;
915 }
916
917 #ifndef CONFIG_NUMA
918
919 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
920 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
921
922 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
923 {
924         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
925 }
926
927 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
928 {
929 }
930
931 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
932 {
933         return 0;
934 }
935
936 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
937                 gfp_t flags)
938 {
939         return NULL;
940 }
941
942 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
943                  gfp_t flags, int nodeid)
944 {
945         return NULL;
946 }
947
948 #else   /* CONFIG_NUMA */
949
950 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
951 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
952
953 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
954 {
955         struct array_cache **ac_ptr;
956         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
957         int i;
958
959         if (limit > 1)
960                 limit = 12;
961         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
962         if (ac_ptr) {
963                 for_each_node(i) {
964                         if (i == node || !node_online(i))
965                                 continue;
966                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
967                         if (!ac_ptr[i]) {
968                                 for (i--; i >= 0; i--)
969                                         kfree(ac_ptr[i]);
970                                 kfree(ac_ptr);
971                                 return NULL;
972                         }
973                 }
974         }
975         return ac_ptr;
976 }
977
978 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
979 {
980         int i;
981
982         if (!ac_ptr)
983                 return;
984         for_each_node(i)
985             kfree(ac_ptr[i]);
986         kfree(ac_ptr);
987 }
988
989 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
990                                 struct array_cache *ac, int node)
991 {
992         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
993
994         if (ac->avail) {
995                 spin_lock(&rl3->list_lock);
996                 /*
997                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
998                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
999                  * into the free lists and getting them back later.
1000                  */
1001                 if (rl3->shared)
1002                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1003
1004                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1005                 ac->avail = 0;
1006                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1007         }
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1012  */
1013 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1014 {
1015         int node = __get_cpu_var(slab_reap_node);
1016
1017         if (l3->alien) {
1018                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1019
1020                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1021                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1022                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1023                 }
1024         }
1025 }
1026
1027 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1028                                 struct array_cache **alien)
1029 {
1030         int i = 0;
1031         struct array_cache *ac;
1032         unsigned long flags;
1033
1034         for_each_online_node(i) {
1035                 ac = alien[i];
1036                 if (ac) {
1037                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1038                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1039                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1040                 }
1041         }
1042 }
1043
1044 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1045 {
1046         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1047         int nodeid = slabp->nodeid;
1048         struct kmem_list3 *l3;
1049         struct array_cache *alien = NULL;
1050         int node;
1051
1052         node = numa_node_id();
1053
1054         /*
1055          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1056          * cache on this cpu.
1057          */
1058         if (likely(slabp->nodeid == node))
1059                 return 0;
1060
1061         l3 = cachep->nodelists[node];
1062         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1063         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1064                 alien = l3->alien[nodeid];
1065                 spin_lock(&alien->lock);
1066                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1067                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1068                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1069                 }
1070                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1071                 spin_unlock(&alien->lock);
1072         } else {
1073                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1074                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1075                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1076         }
1077         return 1;
1078 }
1079 #endif
1080
1081 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1082 {
1083         struct kmem_cache *cachep;
1084         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1085         int node = cpu_to_node(cpu);
1086         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1087
1088         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1089                 struct array_cache *nc;
1090                 struct array_cache *shared;
1091                 struct array_cache **alien;
1092
1093                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1094                 nc = cachep->array[cpu];
1095                 cachep->array[cpu] = NULL;
1096                 l3 = cachep->nodelists[node];
1097
1098                 if (!l3)
1099                         goto free_array_cache;
1100
1101                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1102
1103                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1104                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1105                 if (nc)
1106                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1107
1108                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1109                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1110                         goto free_array_cache;
1111                 }
1112
1113                 shared = l3->shared;
1114                 if (shared) {
1115                         free_block(cachep, shared->entry,
1116                                    shared->avail, node);
1117                         l3->shared = NULL;
1118                 }
1119
1120                 alien = l3->alien;
1121                 l3->alien = NULL;
1122
1123                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1124
1125                 kfree(shared);
1126                 if (alien) {
1127                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1128                         free_alien_cache(alien);
1129                 }
1130 free_array_cache:
1131                 kfree(nc);
1132         }
1133         /*
1134          * In the previous loop, all the objects were freed to
1135          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1136          * shrink each nodelist to its limit.
1137          */
1138         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1139                 l3 = cachep->nodelists[node];
1140                 if (!l3)
1141                         continue;
1142                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1143         }
1144 }
1145
1146 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1147 {
1148         struct kmem_cache *cachep;
1149         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1150         int node = cpu_to_node(cpu);
1151         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1152
1153         /*
1154          * We need to do this right in the beginning since
1155          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1156          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1157          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1158          */
1159
1160         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1161                 /*
1162                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1163                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1164                  * node has not already allocated this
1165                  */
1166                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1167                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1168                         if (!l3)
1169                                 goto bad;
1170                         kmem_list3_init(l3);
1171                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1172                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1173
1174                         /*
1175                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1176                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1177                          * protection here.
1178                          */
1179                         cachep->nodelists[node] = l3;
1180                 }
1181
1182                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1183                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1184                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1185                         cachep->batchcount + cachep->num;
1186                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1187         }
1188
1189         /*
1190          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1191          * array caches
1192          */
1193         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1194                 struct array_cache *nc;
1195                 struct array_cache *shared = NULL;
1196                 struct array_cache **alien = NULL;
1197
1198                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1199                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1200                 if (!nc)
1201                         goto bad;
1202                 if (cachep->shared) {
1203                         shared = alloc_arraycache(node,
1204                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1205                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1206                         if (!shared) {
1207                                 kfree(nc);
1208                                 goto bad;
1209                         }
1210                 }
1211                 if (use_alien_caches) {
1212                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1213                         if (!alien) {
1214                                 kfree(shared);
1215                                 kfree(nc);
1216                                 goto bad;
1217                         }
1218                 }
1219                 cachep->array[cpu] = nc;
1220                 l3 = cachep->nodelists[node];
1221                 BUG_ON(!l3);
1222
1223                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1224                 if (!l3->shared) {
1225                         /*
1226                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1227                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1228                          */
1229                         l3->shared = shared;
1230                         shared = NULL;
1231                 }
1232 #ifdef CONFIG_NUMA
1233                 if (!l3->alien) {
1234                         l3->alien = alien;
1235                         alien = NULL;
1236                 }
1237 #endif
1238                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1239                 kfree(shared);
1240                 free_alien_cache(alien);
1241         }
1242         init_node_lock_keys(node);
1243
1244         return 0;
1245 bad:
1246         cpuup_canceled(cpu);
1247         return -ENOMEM;
1248 }
1249
1250 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1251                                     unsigned long action, void *hcpu)
1252 {
1253         long cpu = (long)hcpu;
1254         int err = 0;
1255
1256         switch (action) {
1257         case CPU_UP_PREPARE:
1258         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1259                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1260                 err = cpuup_prepare(cpu);
1261                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1262                 break;
1263         case CPU_ONLINE:
1264         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1265                 start_cpu_timer(cpu);
1266                 break;
1267 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1268         case CPU_DOWN_PREPARE:
1269         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1270                 /*
1271                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1272                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1273                  * anything expensive but will only modify reap_work
1274                  * and reschedule the timer.
1275                 */
1276                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1277                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1278                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1279                 break;
1280         case CPU_DOWN_FAILED:
1281         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1282                 start_cpu_timer(cpu);
1283                 break;
1284         case CPU_DEAD:
1285         case CPU_DEAD_FROZEN:
1286                 /*
1287                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1288                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1289                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1290                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1291                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1292                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1293                  */
1294                 /* fall through */
1295 #endif
1296         case CPU_UP_CANCELED:
1297         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1298                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1299                 cpuup_canceled(cpu);
1300                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1301                 break;
1302         }
1303         return err ? NOTIFY_BAD : NOTIFY_OK;
1304 }
1305
1306 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1307         &cpuup_callback, NULL, 0
1308 };
1309
1310 /*
1311  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1312  */
1313 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1314                         int nodeid)
1315 {
1316         struct kmem_list3 *ptr;
1317
1318         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1319         BUG_ON(!ptr);
1320
1321         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1322         /*
1323          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1324          */
1325         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1326
1327         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1328         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1333  * size of kmem_list3.
1334  */
1335 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1336 {
1337         int node;
1338
1339         for_each_online_node(node) {
1340                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1341                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1342                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1343                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1344         }
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1349  * before smp_init().
1350  */
1351 void __init kmem_cache_init(void)
1352 {
1353         size_t left_over;
1354         struct cache_sizes *sizes;
1355         struct cache_names *names;
1356         int i;
1357         int order;
1358         int node;
1359
1360         if (num_possible_nodes() == 1)
1361                 use_alien_caches = 0;
1362
1363         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1364                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1365                 if (i < MAX_NUMNODES)
1366                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1367         }
1368         set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);
1369
1370         /*
1371          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1372          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1373          */
1374         if (totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1375                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1376
1377         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1378          * from caches that do not exist yet:
1379          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1380          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1381          *    cache_cache is statically allocated.
1382          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1383          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1384          *    array at the end of the bootstrap.
1385          * 2) Create the first kmalloc cache.
1386          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1387          *    An __init data area is used for the head array.
1388          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1389          *    head arrays.
1390          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1391          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1392          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1393          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1394          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1395          */
1396
1397         node = numa_node_id();
1398
1399         /* 1) create the cache_cache */
1400         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1401         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1402         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1403         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1404         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE + node];
1405
1406         /*
1407          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1408          * can be less than MAX_NUMNODES.
1409          */
1410         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1411                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1412 #if DEBUG
1413         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1414 #endif
1415         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1416                                         cache_line_size());
1417         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1418                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1419
1420         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1421                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1422                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1423                 if (cache_cache.num)
1424                         break;
1425         }
1426         BUG_ON(!cache_cache.num);
1427         cache_cache.gfporder = order;
1428         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1429         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1430                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1431
1432         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1433         sizes = malloc_sizes;
1434         names = cache_names;
1435
1436         /*
1437          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1438          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1439          * bug.
1440          */
1441
1442         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1443                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1444                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1445                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1446                                         NULL);
1447
1448         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1449                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1450                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1451                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1452                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1453                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1454                                 NULL);
1455         }
1456
1457         slab_early_init = 0;
1458
1459         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1460                 /*
1461                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1462                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1463                  * eliminates "false sharing".
1464                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1465                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1466                  */
1467                 if (!sizes->cs_cachep) {
1468                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1469                                         sizes->cs_size,
1470                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1471                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1472                                         NULL);
1473                 }
1474 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1475                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1476                                         names->name_dma,
1477                                         sizes->cs_size,
1478                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1479                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1480                                                 SLAB_PANIC,
1481                                         NULL);
1482 #endif
1483                 sizes++;
1484                 names++;
1485         }
1486         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1487         {
1488                 struct array_cache *ptr;
1489
1490                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1491
1492                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1493                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1494                        sizeof(struct arraycache_init));
1495                 /*
1496                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1497                  */
1498                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1499
1500                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1501
1502                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1503
1504                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1505                        != &initarray_generic.cache);
1506                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1507                        sizeof(struct arraycache_init));
1508                 /*
1509                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1510                  */
1511                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1512
1513                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1514                     ptr;
1515         }
1516         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1517         {
1518                 int nid;
1519
1520                 for_each_online_node(nid) {
1521                         init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1522
1523                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1524                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1525
1526                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1527                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1528                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1529                         }
1530                 }
1531         }
1532
1533         g_cpucache_up = EARLY;
1534 }
1535
1536 void __init kmem_cache_init_late(void)
1537 {
1538         struct kmem_cache *cachep;
1539
1540         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1541         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1542         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1543                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1544                         BUG();
1545         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1546
1547         /* Done! */
1548         g_cpucache_up = FULL;
1549
1550         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1551         init_lock_keys();
1552
1553         /*
1554          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1555          * cpu_cache_get for all new cpus
1556          */
1557         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1558
1559         /*
1560          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1561          * of the kernel is not yet operational.
1562          */
1563 }
1564
1565 static int __init cpucache_init(void)
1566 {
1567         int cpu;
1568
1569         /*
1570          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1571          */
1572         for_each_online_cpu(cpu)
1573                 start_cpu_timer(cpu);
1574         return 0;
1575 }
1576 __initcall(cpucache_init);
1577
1578 /*
1579  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1580  *
1581  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1582  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1583  * would be relatively rare and ignorable.
1584  */
1585 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1586 {
1587         struct page *page;
1588         int nr_pages;
1589         int i;
1590
1591 #ifndef CONFIG_MMU
1592         /*
1593          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1594          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1595          */
1596         flags |= __GFP_COMP;
1597 #endif
1598
1599         flags |= cachep->gfpflags;
1600         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1601                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1602
1603         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1604         if (!page)
1605                 return NULL;
1606
1607         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1608         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1609                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1610                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1611         else
1612                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1613                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1614         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1615                 __SetPageSlab(page + i);
1616
1617         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1618                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1619
1620                 if (cachep->ctor)
1621                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1622                 else
1623                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1624         }
1625
1626         return page_address(page);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Interface to system's page release.
1631  */
1632 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1633 {
1634         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1635         struct page *page = virt_to_page(addr);
1636         const unsigned long nr_freed = i;
1637
1638         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1639
1640         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1641                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1642                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1643         else
1644                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1645                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1646         while (i--) {
1647                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1648                 __ClearPageSlab(page);
1649                 page++;
1650         }
1651         if (current->reclaim_state)
1652                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1653         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1654 }
1655
1656 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1657 {
1658         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1659         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1660
1661         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1662         if (OFF_SLAB(cachep))
1663                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1664 }
1665
1666 #if DEBUG
1667
1668 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1669 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1670                             unsigned long caller)
1671 {
1672         int size = obj_size(cachep);
1673
1674         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1675
1676         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1677                 return;
1678
1679         *addr++ = 0x12345678;
1680         *addr++ = caller;
1681         *addr++ = smp_processor_id();
1682         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1683         {
1684                 unsigned long *sptr = &caller;
1685                 unsigned long svalue;
1686
1687                 while (!kstack_end(sptr)) {
1688                         svalue = *sptr++;
1689                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1690                                 *addr++ = svalue;
1691                                 size -= sizeof(unsigned long);
1692                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1693                                         break;
1694                         }
1695                 }
1696
1697         }
1698         *addr++ = 0x87654321;
1699 }
1700 #endif
1701
1702 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1703 {
1704         int size = obj_size(cachep);
1705         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1706
1707         memset(addr, val, size);
1708         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1709 }
1710
1711 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1712 {
1713         int i;
1714         unsigned char error = 0;
1715         int bad_count = 0;
1716
1717         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1718         for (i = 0; i < limit; i++) {
1719                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1720                         error = data[offset + i];
1721                         bad_count++;
1722                 }
1723                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1724         }
1725         printk("\n");
1726
1727         if (bad_count == 1) {
1728                 error ^= POISON_FREE;
1729                 if (!(error & (error - 1))) {
1730                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1731                                         "bad RAM.\n");
1732 #ifdef CONFIG_X86
1733                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1734                                         "test tool.\n");
1735 #else
1736                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1737 #endif
1738                 }
1739         }
1740 }
1741 #endif
1742
1743 #if DEBUG
1744
1745 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1746 {
1747         int i, size;
1748         char *realobj;
1749
1750         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1751                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1752                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1753                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1754         }
1755
1756         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1757                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1758                         *dbg_userword(cachep, objp));
1759                 print_symbol("(%s)",
1760                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1761                 printk("\n");
1762         }
1763         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1764         size = obj_size(cachep);
1765         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1766                 int limit;
1767                 limit = 16;
1768                 if (i + limit > size)
1769                         limit = size - i;
1770                 dump_line(realobj, i, limit);
1771         }
1772 }
1773
1774 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1775 {
1776         char *realobj;
1777         int size, i;
1778         int lines = 0;
1779
1780         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1781         size = obj_size(cachep);
1782
1783         for (i = 0; i < size; i++) {
1784                 char exp = POISON_FREE;
1785                 if (i == size - 1)
1786                         exp = POISON_END;
1787                 if (realobj[i] != exp) {
1788                         int limit;
1789                         /* Mismatch ! */
1790                         /* Print header */
1791                         if (lines == 0) {
1792                                 printk(KERN_ERR
1793                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1794                                         cachep->name, realobj, size);
1795                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1796                         }
1797                         /* Hexdump the affected line */
1798                         i = (i / 16) * 16;
1799                         limit = 16;
1800                         if (i + limit > size)
1801                                 limit = size - i;
1802                         dump_line(realobj, i, limit);
1803                         i += 16;
1804                         lines++;
1805                         /* Limit to 5 lines */
1806                         if (lines > 5)
1807                                 break;
1808                 }
1809         }
1810         if (lines != 0) {
1811                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1812                  * exist:
1813                  */
1814                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1815                 unsigned int objnr;
1816
1817                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1818                 if (objnr) {
1819                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1820                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1821                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1822                                realobj, size);
1823                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1824                 }
1825                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1826                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1827                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1828                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1829                                realobj, size);
1830                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1831                 }
1832         }
1833 }
1834 #endif
1835
1836 #if DEBUG
1837 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1838 {
1839         int i;
1840         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1841                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1842
1843                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1844 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1845                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1846                                         OFF_SLAB(cachep))
1847                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1848                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1849                         else
1850                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1851 #else
1852                         check_poison_obj(cachep, objp);
1853 #endif
1854                 }
1855                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1856                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1857                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1858                                            "was overwritten");
1859                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1860                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1861                                            "was overwritten");
1862                 }
1863         }
1864 }
1865 #else
1866 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1867 {
1868 }
1869 #endif
1870
1871 /**
1872  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1873  * @cachep: cache pointer being destroyed
1874  * @slabp: slab pointer being destroyed
1875  *
1876  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1877  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1878  * cache-lock is not held/needed.
1879  */
1880 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1881 {
1882         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1883
1884         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
1885         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1886                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1887
1888                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1889                 slab_rcu->cachep = cachep;
1890                 slab_rcu->addr = addr;
1891                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1892         } else {
1893                 kmem_freepages(cachep, addr);
1894                 if (OFF_SLAB(cachep))
1895                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1896         }
1897 }
1898
1899 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1900 {
1901         int i;
1902         struct kmem_list3 *l3;
1903
1904         for_each_online_cpu(i)
1905             kfree(cachep->array[i]);
1906
1907         /* NUMA: free the list3 structures */
1908         for_each_online_node(i) {
1909                 l3 = cachep->nodelists[i];
1910                 if (l3) {
1911                         kfree(l3->shared);
1912                         free_alien_cache(l3->alien);
1913                         kfree(l3);
1914                 }
1915         }
1916         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1917 }
1918
1919
1920 /**
1921  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1922  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1923  * @size: size of objects to be created in this cache.
1924  * @align: required alignment for the objects.
1925  * @flags: slab allocation flags
1926  *
1927  * Also calculates the number of objects per slab.
1928  *
1929  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1930  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1931  * towards high-order requests, this should be changed.
1932  */
1933 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1934                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1935 {
1936         unsigned long offslab_limit;
1937         size_t left_over = 0;
1938         int gfporder;
1939
1940         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1941                 unsigned int num;
1942                 size_t remainder;
1943
1944                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1945                 if (!num)
1946                         continue;
1947
1948                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1949                         /*
1950                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1951                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
1952                          * looping condition in cache_grow().
1953                          */
1954                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
1955                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
1956
1957                         if (num > offslab_limit)
1958                                 break;
1959                 }
1960
1961                 /* Found something acceptable - save it away */
1962                 cachep->num = num;
1963                 cachep->gfporder = gfporder;
1964                 left_over = remainder;
1965
1966                 /*
1967                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1968                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1969                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1970                  */
1971                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1972                         break;
1973
1974                 /*
1975                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1976                  * currently bad for the gfp()s.
1977                  */
1978                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
1979                         break;
1980
1981                 /*
1982                  * Acceptable internal fragmentation?
1983                  */
1984                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1985                         break;
1986         }
1987         return left_over;
1988 }
1989
1990 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1991 {
1992         if (g_cpucache_up == FULL)
1993                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1994
1995         if (g_cpucache_up == NONE) {
1996                 /*
1997                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
1998                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
1999                  * further caches will BUG().
2000                  */
2001                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2002
2003                 /*
2004                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2005                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2006                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2007                  */
2008                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2009                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2010                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2011                 else
2012                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2013         } else {
2014                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2015                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2016
2017                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2018                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2019                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2020                 } else {
2021                         int node;
2022                         for_each_online_node(node) {
2023                                 cachep->nodelists[node] =
2024                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2025                                                 gfp, node);
2026                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2027                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2028                         }
2029                 }
2030         }
2031         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2032                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2033                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2034
2035         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2036         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2037         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2038         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2039         cachep->batchcount = 1;
2040         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2041         return 0;
2042 }
2043
2044 /**
2045  * kmem_cache_create - Create a cache.
2046  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2047  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2048  * @align: The required alignment for the objects.
2049  * @flags: SLAB flags
2050  * @ctor: A constructor for the objects.
2051  *
2052  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2053  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2054  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2055  *
2056  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2057  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2058  * Note that kmem_cache_name() is not guaranteed to return the same pointer,
2059  * therefore applications must manage it themselves.
2060  *
2061  * The flags are
2062  *
2063  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2064  * to catch references to uninitialised memory.
2065  *
2066  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2067  * for buffer overruns.
2068  *
2069  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2070  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2071  * as davem.
2072  */
2073 struct kmem_cache *
2074 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2075         unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
2076 {
2077         size_t left_over, slab_size, ralign;
2078         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2079         gfp_t gfp;
2080
2081         /*
2082          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2083          */
2084         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2085             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2086                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __func__,
2087                                 name);
2088                 BUG();
2089         }
2090
2091         /*
2092          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2093          * cpu_online_mask as well.  Please see cpuup_callback
2094          */
2095         if (slab_is_available()) {
2096                 get_online_cpus();
2097                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2098         }
2099
2100         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2101                 char tmp;
2102                 int res;
2103
2104                 /*
2105                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2106                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2107                  * area of the module.  Print a warning.
2108                  */
2109                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2110                 if (res) {
2111                         printk(KERN_ERR
2112                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2113                                pc->buffer_size);
2114                         continue;
2115                 }
2116
2117                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2118                         printk(KERN_ERR
2119                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2120                         dump_stack();
2121                         goto oops;
2122                 }
2123         }
2124
2125 #if DEBUG
2126         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2127 #if FORCED_DEBUG
2128         /*
2129          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2130          * large objects, if the increased size would increase the object size
2131          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2132          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2133          */
2134         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2135                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2136                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2137         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2138                 flags |= SLAB_POISON;
2139 #endif
2140         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2141                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2142 #endif
2143         /*
2144          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2145          * isn't available.
2146          */
2147         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2148
2149         /*
2150          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2151          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2152          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2153          */
2154         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2155                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2156                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2157         }
2158
2159         /* calculate the final buffer alignment: */
2160
2161         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2162         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2163                 /*
2164                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2165                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2166                  * one cacheline.
2167                  */
2168                 ralign = cache_line_size();
2169                 while (size <= ralign / 2)
2170                         ralign /= 2;
2171         } else {
2172                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2173         }
2174
2175         /*
2176          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2177          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2178          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2179          */
2180         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2181                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2182
2183         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2184                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2185                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2186                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2187                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2188                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2189         }
2190
2191         /* 2) arch mandated alignment */
2192         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2193                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2194         }
2195         /* 3) caller mandated alignment */
2196         if (ralign < align) {
2197                 ralign = align;
2198         }
2199         /* disable debug if necessary */
2200         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2201                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2202         /*
2203          * 4) Store it.
2204          */
2205         align = ralign;
2206
2207         if (slab_is_available())
2208                 gfp = GFP_KERNEL;
2209         else
2210                 gfp = GFP_NOWAIT;
2211
2212         /* Get cache's description obj. */
2213         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, gfp);
2214         if (!cachep)
2215                 goto oops;
2216
2217 #if DEBUG
2218         cachep->obj_size = size;
2219
2220         /*
2221          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2222          * into align above.
2223          */
2224         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2225                 /* add space for red zone words */
2226                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2227                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2228         }
2229         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2230                 /* user store requires one word storage behind the end of
2231                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2232                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2233                  */
2234                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2235                         size += REDZONE_ALIGN;
2236                 else
2237                         size += BYTES_PER_WORD;
2238         }
2239 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2240         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2241             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2242                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2243                 size = PAGE_SIZE;
2244         }
2245 #endif
2246 #endif
2247
2248         /*
2249          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2250          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2251          * it too early on. Always use on-slab management when
2252          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2253          */
2254         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2255             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2256                 /*
2257                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2258                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2259                  */
2260                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2261
2262         size = ALIGN(size, align);
2263
2264         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2265
2266         if (!cachep->num) {
2267                 printk(KERN_ERR
2268                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2269                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2270                 cachep = NULL;
2271                 goto oops;
2272         }
2273         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2274                           + sizeof(struct slab), align);
2275
2276         /*
2277          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2278          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2279          */
2280         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2281                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2282                 left_over -= slab_size;
2283         }
2284
2285         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2286                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2287                 slab_size =
2288                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2289
2290 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2291                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2292                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2293                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2294                  */
2295                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2296                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2297 #endif
2298         }
2299
2300         cachep->colour_off = cache_line_size();
2301         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2302         if (cachep->colour_off < align)
2303                 cachep->colour_off = align;
2304         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2305         cachep->slab_size = slab_size;
2306         cachep->flags = flags;
2307         cachep->gfpflags = 0;
2308         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2309                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2310         cachep->buffer_size = size;
2311         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2312
2313         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2314                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2315                 /*
2316                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2317                  * But since we go off slab only for object size greater than
2318                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2319                  * this should not happen at all.
2320                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2321                  */
2322                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2323         }
2324         cachep->ctor = ctor;
2325         cachep->name = name;
2326
2327         if (setup_cpu_cache(cachep, gfp)) {
2328                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2329                 cachep = NULL;
2330                 goto oops;
2331         }
2332
2333         /* cache setup completed, link it into the list */
2334         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2335 oops:
2336         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2337                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2338                       name);
2339         if (slab_is_available()) {
2340                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2341                 put_online_cpus();
2342         }
2343         return cachep;
2344 }
2345 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2346
2347 #if DEBUG
2348 static void check_irq_off(void)
2349 {
2350         BUG_ON(!irqs_disabled());
2351 }
2352
2353 static void check_irq_on(void)
2354 {
2355         BUG_ON(irqs_disabled());
2356 }
2357
2358 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2359 {
2360 #ifdef CONFIG_SMP
2361         check_irq_off();
2362         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2363 #endif
2364 }
2365
2366 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2367 {
2368 #ifdef CONFIG_SMP
2369         check_irq_off();
2370         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2371 #endif
2372 }
2373
2374 #else
2375 #define check_irq_off() do { } while(0)
2376 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2377 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2378 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2379 #endif
2380
2381 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2382                         struct array_cache *ac,
2383                         int force, int node);
2384
2385 static void do_drain(void *arg)
2386 {
2387         struct kmem_cache *cachep = arg;
2388         struct array_cache *ac;
2389         int node = numa_node_id();
2390
2391         check_irq_off();
2392         ac = cpu_cache_get(cachep);
2393         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2394         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2395         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2396         ac->avail = 0;
2397 }
2398
2399 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2400 {
2401         struct kmem_list3 *l3;
2402         int node;
2403
2404         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2405         check_irq_on();
2406         for_each_online_node(node) {
2407                 l3 = cachep->nodelists[node];
2408                 if (l3 && l3->alien)
2409                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2410         }
2411
2412         for_each_online_node(node) {
2413                 l3 = cachep->nodelists[node];
2414                 if (l3)
2415                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2416         }
2417 }
2418
2419 /*
2420  * Remove slabs from the list of free slabs.
2421  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2422  *
2423  * Returns the actual number of slabs released.
2424  */
2425 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2426                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2427 {
2428         struct list_head *p;
2429         int nr_freed;
2430         struct slab *slabp;
2431
2432         nr_freed = 0;
2433         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2434
2435                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2436                 p = l3->slabs_free.prev;
2437                 if (p == &l3->slabs_free) {
2438                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2439                         goto out;
2440                 }
2441
2442                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2443 #if DEBUG
2444                 BUG_ON(slabp->inuse);
2445 #endif
2446                 list_del(&slabp->list);
2447                 /*
2448                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2449                  * to the cache.
2450                  */
2451                 l3->free_objects -= cache->num;
2452                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2453                 slab_destroy(cache, slabp);
2454                 nr_freed++;
2455         }
2456 out:
2457         return nr_freed;
2458 }
2459
2460 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2461 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2462 {
2463         int ret = 0, i = 0;
2464         struct kmem_list3 *l3;
2465
2466         drain_cpu_caches(cachep);
2467
2468         check_irq_on();
2469         for_each_online_node(i) {
2470                 l3 = cachep->nodelists[i];
2471                 if (!l3)
2472                         continue;
2473
2474                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2475
2476                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2477                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2478         }
2479         return (ret ? 1 : 0);
2480 }
2481
2482 /**
2483  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2484  * @cachep: The cache to shrink.
2485  *
2486  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2487  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2488  */
2489 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2490 {
2491         int ret;
2492         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2493
2494         get_online_cpus();
2495         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2496         ret = __cache_shrink(cachep);
2497         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2498         put_online_cpus();
2499         return ret;
2500 }
2501 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2502
2503 /**
2504  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2505  * @cachep: the cache to destroy
2506  *
2507  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2508  *
2509  * It is expected this function will be called by a module when it is
2510  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2511  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2512  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2513  *
2514  * The cache must be empty before calling this function.
2515  *
2516  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2517  * during the kmem_cache_destroy().
2518  */
2519 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2520 {
2521         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2522
2523         /* Find the cache in the chain of caches. */
2524         get_online_cpus();
2525         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2526         /*
2527          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2528          */
2529         list_del(&cachep->next);
2530         if (__cache_shrink(cachep)) {
2531                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2532                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2533                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2534                 put_online_cpus();
2535                 return;
2536         }
2537
2538         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2539                 rcu_barrier();
2540
2541         __kmem_cache_destroy(cachep);
2542         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2543         put_online_cpus();
2544 }
2545 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2546
2547 /*
2548  * Get the memory for a slab management obj.
2549  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2550  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2551  * come from the same cache which is getting created because,
2552  * when we are searching for an appropriate cache for these
2553  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2554  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2555  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2556  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2557  */
2558 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2559                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2560                                    int nodeid)
2561 {
2562         struct slab *slabp;
2563
2564         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2565                 /* Slab management obj is off-slab. */
2566                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2567                                               local_flags, nodeid);
2568                 /*
2569                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2570                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2571                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2572                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2573                  */
2574                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2575                                    local_flags);
2576                 if (!slabp)
2577                         return NULL;
2578         } else {
2579                 slabp = objp + colour_off;
2580                 colour_off += cachep->slab_size;
2581         }
2582         slabp->inuse = 0;
2583         slabp->colouroff = colour_off;
2584         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2585         slabp->nodeid = nodeid;
2586         slabp->free = 0;
2587         return slabp;
2588 }
2589
2590 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2591 {
2592         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2593 }
2594
2595 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2596                             struct slab *slabp)
2597 {
2598         int i;
2599
2600         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2601                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2602 #if DEBUG
2603                 /* need to poison the objs? */
2604                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2605                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2606                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2607                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2608
2609                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2610                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2611                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2612                 }
2613                 /*
2614                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2615                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2616                  * They must also be threaded.
2617                  */
2618                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2619                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2620
2621                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2622                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2623                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2624                                            " end of an object");
2625                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2626                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2627                                            " start of an object");
2628                 }
2629                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2630                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2631                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2632                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2633 #else
2634                 if (cachep->ctor)
2635                         cachep->ctor(objp);
2636 #endif
2637                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2638         }
2639         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2640 }
2641
2642 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2643 {
2644         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2645                 if (flags & GFP_DMA)
2646                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2647                 else
2648                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2649         }
2650 }
2651
2652 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2653                                 int nodeid)
2654 {
2655         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2656         kmem_bufctl_t next;
2657
2658         slabp->inuse++;
2659         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2660 #if DEBUG
2661         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2662         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2663 #endif
2664         slabp->free = next;
2665
2666         return objp;
2667 }
2668
2669 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2670                                 void *objp, int nodeid)
2671 {
2672         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2673
2674 #if DEBUG
2675         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2676         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2677
2678         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2679                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2680                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2681                 BUG();
2682         }
2683 #endif
2684         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2685         slabp->free = objnr;
2686         slabp->inuse--;
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2691  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2692  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2693  */
2694 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2695                            void *addr)
2696 {
2697         int nr_pages;
2698         struct page *page;
2699
2700         page = virt_to_page(addr);
2701
2702         nr_pages = 1;
2703         if (likely(!PageCompound(page)))
2704                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2705
2706         do {
2707                 page_set_cache(page, cache);
2708                 page_set_slab(page, slab);
2709                 page++;
2710         } while (--nr_pages);
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2715  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2716  */
2717 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2718                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2719 {
2720         struct slab *slabp;
2721         size_t offset;
2722         gfp_t local_flags;
2723         struct kmem_list3 *l3;
2724
2725         /*
2726          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2727          * critical path in kmem_cache_alloc().
2728          */
2729         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2730         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2731
2732         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2733         check_irq_off();
2734         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2735         spin_lock(&l3->list_lock);
2736
2737         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2738         offset = l3->colour_next;
2739         l3->colour_next++;
2740         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2741                 l3->colour_next = 0;
2742         spin_unlock(&l3->list_lock);
2743
2744         offset *= cachep->colour_off;
2745
2746         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2747                 local_irq_enable();
2748
2749         /*
2750          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2751          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2752          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2753          * will eventually be caught here (where it matters).
2754          */
2755         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2756
2757         /*
2758          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2759          * 'nodeid'.
2760          */
2761         if (!objp)
2762                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2763         if (!objp)
2764                 goto failed;
2765
2766         /* Get slab management. */
2767         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2768                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2769         if (!slabp)
2770                 goto opps1;
2771
2772         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2773
2774         cache_init_objs(cachep, slabp);
2775
2776         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2777                 local_irq_disable();
2778         check_irq_off();
2779         spin_lock(&l3->list_lock);
2780
2781         /* Make slab active. */
2782         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2783         STATS_INC_GROWN(cachep);
2784         l3->free_objects += cachep->num;
2785         spin_unlock(&l3->list_lock);
2786         return 1;
2787 opps1:
2788         kmem_freepages(cachep, objp);
2789 failed:
2790         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2791                 local_irq_disable();
2792         return 0;
2793 }
2794
2795 #if DEBUG
2796
2797 /*
2798  * Perform extra freeing checks:
2799  * - detect bad pointers.
2800  * - POISON/RED_ZONE checking
2801  */
2802 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2803 {
2804         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2805                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2806                        (unsigned long)objp);
2807                 BUG();
2808         }
2809 }
2810
2811 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2812 {
2813         unsigned long long redzone1, redzone2;
2814
2815         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2816         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2817
2818         /*
2819          * Redzone is ok.
2820          */
2821         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2822                 return;
2823
2824         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2825                 slab_error(cache, "double free detected");
2826         else
2827                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2828
2829         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2830                         obj, redzone1, redzone2);
2831 }
2832
2833 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2834                                    void *caller)
2835 {
2836         struct page *page;
2837         unsigned int objnr;
2838         struct slab *slabp;
2839
2840         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2841
2842         objp -= obj_offset(cachep);
2843         kfree_debugcheck(objp);
2844         page = virt_to_head_page(objp);
2845
2846         slabp = page_get_slab(page);
2847
2848         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2849                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2850                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2851                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2852         }
2853         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2854                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2855
2856         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2857
2858         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2859         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2860
2861 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2862         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2863 #endif
2864         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2865 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2866                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2867                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2868                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2869                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2870                 } else {
2871                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2872                 }
2873 #else
2874                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2875 #endif
2876         }
2877         return objp;
2878 }
2879
2880 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2881 {
2882         kmem_bufctl_t i;
2883         int entries = 0;
2884
2885         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2886         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2887                 entries++;
2888                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2889                         goto bad;
2890         }
2891         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2892 bad:
2893                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2894                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2895                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2896                 for (i = 0;
2897                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2898                      i++) {
2899                         if (i % 16 == 0)
2900                                 printk("\n%03x:", i);
2901                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2902                 }
2903                 printk("\n");
2904                 BUG();
2905         }
2906 }
2907 #else
2908 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2909 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2910 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2911 #endif
2912
2913 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2914 {
2915         int batchcount;
2916         struct kmem_list3 *l3;
2917         struct array_cache *ac;
2918         int node;
2919
2920 retry:
2921         check_irq_off();
2922         node = numa_node_id();
2923         ac = cpu_cache_get(cachep);
2924         batchcount = ac->batchcount;
2925         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2926                 /*
2927                  * If there was little recent activity on this cache, then
2928                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2929                  * refill bouncing.
2930                  */
2931                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2932         }
2933         l3 = cachep->nodelists[node];
2934
2935         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2936         spin_lock(&l3->list_lock);
2937
2938         /* See if we can refill from the shared array */
2939         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
2940                 l3->shared->touched = 1;
2941                 goto alloc_done;
2942         }
2943
2944         while (batchcount > 0) {
2945                 struct list_head *entry;
2946                 struct slab *slabp;
2947                 /* Get slab alloc is to come from. */
2948                 entry = l3->slabs_partial.next;
2949                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2950                         l3->free_touched = 1;
2951                         entry = l3->slabs_free.next;
2952                         if (entry == &l3->slabs_free)
2953                                 goto must_grow;
2954                 }
2955
2956                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2957                 check_slabp(cachep, slabp);
2958                 check_spinlock_acquired(cachep);
2959
2960                 /*
2961                  * The slab was either on partial or free list so
2962                  * there must be at least one object available for
2963                  * allocation.
2964                  */
2965                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
2966
2967                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2968                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2969                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2970                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2971
2972                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2973                                                             node);
2974                 }
2975                 check_slabp(cachep, slabp);
2976
2977                 /* move slabp to correct slabp list: */
2978                 list_del(&slabp->list);
2979                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2980                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2981                 else
2982                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2983         }
2984
2985 must_grow:
2986         l3->free_objects -= ac->avail;
2987 alloc_done:
2988         spin_unlock(&l3->list_lock);
2989
2990         if (unlikely(!ac->avail)) {
2991                 int x;
2992                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
2993
2994                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2995                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2996                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
2997                         return NULL;
2998
2999                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3000                         goto retry;
3001         }
3002         ac->touched = 1;
3003         return ac->entry[--ac->avail];
3004 }
3005
3006 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3007                                                 gfp_t flags)
3008 {
3009         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3010 #if DEBUG
3011         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3012 #endif
3013 }
3014
3015 #if DEBUG
3016 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3017                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3018 {
3019         if (!objp)
3020                 return objp;
3021         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3022 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3023                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3024                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3025                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3026                 else
3027                         check_poison_obj(cachep, objp);
3028 #else
3029                 check_poison_obj(cachep, objp);
3030 #endif
3031                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3032         }
3033         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3034                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3035
3036         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3037                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3038                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3039                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3040                                                 " object was overwritten");
3041                         printk(KERN_ERR
3042                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3043                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3044                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3045                 }
3046                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3047                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3048         }
3049 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3050         {
3051                 struct slab *slabp;
3052                 unsigned objnr;
3053
3054                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3055                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3056                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3057         }
3058 #endif
3059         objp += obj_offset(cachep);
3060         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3061                 cachep->ctor(objp);
3062 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3063         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3064                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3065                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3066         }
3067 #endif
3068         return objp;
3069 }
3070 #else
3071 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3072 #endif
3073
3074 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3075 {
3076         if (cachep == &cache_cache)
3077                 return false;
3078
3079         return should_failslab(obj_size(cachep), flags, cachep->flags);
3080 }
3081
3082 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3083 {
3084         void *objp;
3085         struct array_cache *ac;
3086
3087         check_irq_off();
3088
3089         ac = cpu_cache_get(cachep);
3090         if (likely(ac->avail)) {
3091                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3092                 ac->touched = 1;
3093                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3094         } else {
3095                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3096                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3097                 /*
3098                  * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3099                  * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3100                  */
3101                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3102         }
3103         /*
3104          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3105          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3106          * treat the array pointers as a reference to the object.
3107          */
3108         if (objp)
3109                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3110         return objp;
3111 }
3112
3113 #ifdef CONFIG_NUMA
3114 /*
3115  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3116  *
3117  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3118  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3119  */
3120 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3121 {
3122         int nid_alloc, nid_here;
3123
3124         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3125                 return NULL;
3126         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3127         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3128                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3129         else if (current->mempolicy)
3130                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3131         if (nid_alloc != nid_here)
3132                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3133         return NULL;
3134 }
3135
3136 /*
3137  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3138  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3139  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3140  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3141  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3142  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3143  */
3144 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3145 {
3146         struct zonelist *zonelist;
3147         gfp_t local_flags;
3148         struct zoneref *z;
3149         struct zone *zone;
3150         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3151         void *obj = NULL;
3152         int nid;
3153
3154         if (flags & __GFP_THISNODE)
3155                 return NULL;
3156
3157         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
3158         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3159
3160 retry:
3161         /*
3162          * Look through allowed nodes for objects available
3163          * from existing per node queues.
3164          */
3165         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3166                 nid = zone_to_nid(zone);
3167
3168                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3169                         cache->nodelists[nid] &&
3170                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3171                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3172                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3173                                 if (obj)
3174                                         break;
3175                 }
3176         }
3177
3178         if (!obj) {
3179                 /*
3180                  * This allocation will be performed within the constraints
3181                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3182                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3183                  * set and go into memory reserves if necessary.
3184                  */
3185                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3186                         local_irq_enable();
3187                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3188                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_node_id());
3189                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3190                         local_irq_disable();
3191                 if (obj) {
3192                         /*
3193                          * Insert into the appropriate per node queues
3194                          */
3195                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3196                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3197                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3198                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3199                                 if (!obj)
3200                                         /*
3201                                          * Another processor may allocate the
3202                                          * objects in the slab since we are
3203                                          * not holding any locks.
3204                                          */
3205                                         goto retry;
3206                         } else {
3207                                 /* cache_grow already freed obj */
3208                                 obj = NULL;
3209                         }
3210                 }
3211         }
3212         return obj;
3213 }
3214
3215 /*
3216  * A interface to enable slab creation on nodeid
3217  */
3218 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3219                                 int nodeid)
3220 {
3221         struct list_head *entry;
3222         struct slab *slabp;
3223         struct kmem_list3 *l3;
3224         void *obj;
3225         int x;
3226
3227         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3228         BUG_ON(!l3);
3229
3230 retry:
3231         check_irq_off();
3232         spin_lock(&l3->list_lock);
3233         entry = l3->slabs_partial.next;
3234         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3235                 l3->free_touched = 1;
3236                 entry = l3->slabs_free.next;
3237                 if (entry == &l3->slabs_free)
3238                         goto must_grow;
3239         }
3240
3241         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3242         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3243         check_slabp(cachep, slabp);
3244
3245         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3246         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3247         STATS_SET_HIGH(cachep);
3248
3249         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3250
3251         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3252         check_slabp(cachep, slabp);
3253         l3->free_objects--;
3254         /* move slabp to correct slabp list: */
3255         list_del(&slabp->list);
3256
3257         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3258                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3259         else
3260                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3261
3262         spin_unlock(&l3->list_lock);
3263         goto done;
3264
3265 must_grow:
3266         spin_unlock(&l3->list_lock);
3267         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3268         if (x)
3269                 goto retry;
3270
3271         return fallback_alloc(cachep, flags);
3272
3273 done:
3274         return obj;
3275 }
3276
3277 /**
3278  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3279  * @cachep: The cache to allocate from.
3280  * @flags: See kmalloc().
3281  * @nodeid: node number of the target node.
3282  * @caller: return address of caller, used for debug information
3283  *
3284  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3285  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3286  *
3287  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3288  */
3289 static __always_inline void *
3290 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3291                    void *caller)
3292 {
3293         unsigned long save_flags;
3294         void *ptr;
3295
3296         flags &= gfp_allowed_mask;
3297
3298         lockdep_trace_alloc(flags);
3299
3300         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3301                 return NULL;
3302
3303         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3304         local_irq_save(save_flags);
3305
3306         if (nodeid == -1)
3307                 nodeid = numa_node_id();
3308
3309         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3310                 /* Node not bootstrapped yet */
3311                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3312                 goto out;
3313         }
3314
3315         if (nodeid == numa_node_id()) {
3316                 /*
3317                  * Use the locally cached objects if possible.
3318                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3319                  * to other nodes. It may fail while we still have
3320                  * objects on other nodes available.
3321                  */
3322                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3323                 if (ptr)
3324                         goto out;
3325         }
3326         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3327         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3328   out:
3329         local_irq_restore(save_flags);
3330         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3331         kmemleak_alloc_recursive(ptr, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3332                                  flags);
3333
3334         if (likely(ptr))
3335                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, obj_size(cachep));
3336
3337         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3338                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3339
3340         return ptr;
3341 }
3342
3343 static __always_inline void *
3344 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3345 {
3346         void *objp;
3347
3348         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3349                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3350                 if (objp)
3351                         goto out;
3352         }
3353         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3354
3355         /*
3356          * We may just have run out of memory on the local node.
3357          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3358          */
3359         if (!objp)
3360                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3361
3362   out:
3363         return objp;
3364 }
3365 #else
3366
3367 static __always_inline void *
3368 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3369 {
3370         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3371 }
3372
3373 #endif /* CONFIG_NUMA */
3374
3375 static __always_inline void *
3376 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3377 {
3378         unsigned long save_flags;
3379         void *objp;
3380
3381         flags &= gfp_allowed_mask;
3382
3383         lockdep_trace_alloc(flags);
3384
3385         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3386                 return NULL;
3387
3388         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3389         local_irq_save(save_flags);
3390         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3391         local_irq_restore(save_flags);
3392         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3393         kmemleak_alloc_recursive(objp, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3394                                  flags);
3395         prefetchw(objp);
3396
3397         if (likely(objp))
3398                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, obj_size(cachep));
3399
3400         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3401                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3402
3403         return objp;
3404 }
3405
3406 /*
3407  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3408  */
3409 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3410                        int node)
3411 {
3412         int i;
3413         struct kmem_list3 *l3;
3414
3415         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3416                 void *objp = objpp[i];
3417                 struct slab *slabp;
3418
3419                 slabp = virt_to_slab(objp);
3420                 l3 = cachep->nodelists[node];
3421                 list_del(&slabp->list);
3422                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3423                 check_slabp(cachep, slabp);
3424                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3425                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3426                 l3->free_objects++;
3427                 check_slabp(cachep, slabp);
3428
3429                 /* fixup slab chains */
3430                 if (slabp->inuse == 0) {
3431                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3432                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3433                                 /* No need to drop any previously held
3434                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3435                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3436                                  * a different cache, refer to comments before
3437                                  * alloc_slabmgmt.
3438                                  */
3439                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3440                         } else {
3441                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3442                         }
3443                 } else {
3444                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3445                          * partial list on free - maximum time for the
3446                          * other objects to be freed, too.
3447                          */
3448                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3449                 }
3450         }
3451 }
3452
3453 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3454 {
3455         int batchcount;
3456         struct kmem_list3 *l3;
3457         int node = numa_node_id();
3458
3459         batchcount = ac->batchcount;
3460 #if DEBUG
3461         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3462 #endif
3463         check_irq_off();
3464         l3 = cachep->nodelists[node];
3465         spin_lock(&l3->list_lock);
3466         if (l3->shared) {
3467                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3468                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3469                 if (max) {
3470                         if (batchcount > max)
3471                                 batchcount = max;
3472                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3473                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3474                         shared_array->avail += batchcount;
3475                         goto free_done;
3476                 }
3477         }
3478
3479         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3480 free_done:
3481 #if STATS
3482         {
3483                 int i = 0;
3484                 struct list_head *p;
3485
3486                 p = l3->slabs_free.next;
3487                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3488                         struct slab *slabp;
3489
3490                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3491                         BUG_ON(slabp->inuse);
3492
3493                         i++;
3494                         p = p->next;
3495                 }
3496                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3497         }
3498 #endif
3499         spin_unlock(&l3->list_lock);
3500         ac->avail -= batchcount;
3501         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3502 }
3503
3504 /*
3505  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3506  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3507  */
3508 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3509 {
3510         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3511
3512         check_irq_off();
3513         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3514         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3515
3516         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, obj_size(cachep));
3517
3518         /*
3519          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3520          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3521          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3522          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3523          * the cache.
3524          */
3525         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3526                 return;
3527
3528         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3529                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3530                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3531                 return;
3532         } else {
3533                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3534                 cache_flusharray(cachep, ac);
3535                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3536         }
3537 }
3538
3539 /**
3540  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3541  * @cachep: The cache to allocate from.
3542  * @flags: See kmalloc().
3543  *
3544  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3545  * if the cache has no available objects.
3546  */
3547 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3548 {
3549         void *ret = __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3550
3551         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3552                                obj_size(cachep), cachep->buffer_size, flags);
3553
3554         return ret;
3555 }
3556 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3557
3558 #ifdef CONFIG_TRACING
3559 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3560 {
3561         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3562 }
3563 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
3564 #endif
3565
3566 /**
3567  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might be a slab entry.
3568  * @cachep: the cache we're checking against
3569  * @ptr: pointer to validate
3570  *
3571  * This verifies that the untrusted pointer looks sane;
3572  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3573  * part of the slab cache in question, but it at least
3574  * validates that the pointer can be dereferenced and
3575  * looks half-way sane.
3576  *
3577  * Currently only used for dentry validation.
3578  */
3579 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3580 {
3581         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3582         struct page *page;
3583
3584         if (unlikely(!kern_ptr_validate(ptr, size)))
3585                 goto out;
3586         page = virt_to_page(ptr);
3587         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3588                 goto out;
3589         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3590                 goto out;
3591         return 1;
3592 out:
3593         return 0;
3594 }
3595
3596 #ifdef CONFIG_NUMA
3597 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3598 {
3599         void *ret = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3600                                        __builtin_return_address(0));
3601
3602         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3603                                     obj_size(cachep), cachep->buffer_size,
3604                                     flags, nodeid);
3605
3606         return ret;
3607 }
3608 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3609
3610 #ifdef CONFIG_TRACING
3611 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *cachep,
3612                                     gfp_t flags,
3613                                     int nodeid)
3614 {
3615         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3616                                   __builtin_return_address(0));
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
3619 #endif
3620
3621 static __always_inline void *
3622 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3623 {
3624         struct kmem_cache *cachep;
3625         void *ret;
3626
3627         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3628         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3629                 return cachep;
3630         ret = kmem_cache_alloc_node_notrace(cachep, flags, node);
3631
3632         trace_kmalloc_node((unsigned long) caller, ret,
3633                            size, cachep->buffer_size, flags, node);
3634
3635         return ret;
3636 }
3637
3638 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3639 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3640 {
3641         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3642                         __builtin_return_address(0));
3643 }
3644 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3645
3646 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3647                 int node, unsigned long caller)
3648 {
3649         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, (void *)caller);
3650 }
3651 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3652 #else
3653 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3654 {
3655         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3656 }
3657 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3658 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3659 #endif /* CONFIG_NUMA */
3660
3661 /**
3662  * __do_kmalloc - allocate memory
3663  * @size: how many bytes of memory are required.
3664  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3665  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3666  */
3667 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3668                                           void *caller)
3669 {
3670         struct kmem_cache *cachep;
3671         void *ret;
3672
3673         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3674          * __ with kmem_.
3675          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3676          * functions.
3677          */
3678         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3679         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3680                 return cachep;
3681         ret = __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3682
3683         trace_kmalloc((unsigned long) caller, ret,
3684                       size, cachep->buffer_size, flags);
3685
3686         return ret;
3687 }
3688
3689
3690 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3691 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3692 {
3693         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3694 }
3695 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3696
3697 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3698 {
3699         return __do_kmalloc(size, flags, (void *)caller);
3700 }
3701 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3702
3703 #else
3704 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3705 {
3706         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3707 }
3708 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3709 #endif
3710
3711 /**
3712  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3713  * @cachep: The cache the allocation was from.
3714  * @objp: The previously allocated object.
3715  *
3716  * Free an object which was previously allocated from this
3717  * cache.
3718  */
3719 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3720 {
3721         unsigned long flags;
3722
3723         local_irq_save(flags);
3724         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3725         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3726                 debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(cachep));
3727         __cache_free(cachep, objp);
3728         local_irq_restore(flags);
3729
3730         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3731 }
3732 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3733
3734 /**
3735  * kfree - free previously allocated memory
3736  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3737  *
3738  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3739  *
3740  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3741  * or you will run into trouble.
3742  */
3743 void kfree(const void *objp)
3744 {
3745         struct kmem_cache *c;
3746         unsigned long flags;
3747
3748         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3749
3750         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3751                 return;
3752         local_irq_save(flags);
3753         kfree_debugcheck(objp);
3754         c = virt_to_cache(objp);
3755         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3756         debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(c));
3757         __cache_free(c, (void *)objp);
3758         local_irq_restore(flags);
3759 }
3760 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3761
3762 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3763 {
3764         return obj_size(cachep);
3765 }
3766 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3767
3768 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3769 {
3770         return cachep->name;
3771 }
3772 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3773
3774 /*
3775  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3776  */
3777 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3778 {
3779         int node;
3780         struct kmem_list3 *l3;
3781         struct array_cache *new_shared;
3782         struct array_cache **new_alien = NULL;
3783
3784         for_each_online_node(node) {
3785
3786                 if (use_alien_caches) {
3787                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3788                         if (!new_alien)
3789                                 goto fail;
3790                 }
3791
3792                 new_shared = NULL;
3793                 if (cachep->shared) {
3794                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3795                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3796                                         0xbaadf00d, gfp);
3797                         if (!new_shared) {
3798                                 free_alien_cache(new_alien);
3799                                 goto fail;
3800                         }
3801                 }
3802
3803                 l3 = cachep->nodelists[node];
3804                 if (l3) {
3805                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3806
3807                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3808
3809                         if (shared)
3810                                 free_block(cachep, shared->entry,
3811                                                 shared->avail, node);
3812
3813                         l3->shared = new_shared;
3814                         if (!l3->alien) {
3815                                 l3->alien = new_alien;
3816                                 new_alien = NULL;
3817                         }
3818                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3819                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3820                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3821                         kfree(shared);
3822                         free_alien_cache(new_alien);
3823                         continue;
3824                 }
3825                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3826                 if (!l3) {
3827                         free_alien_cache(new_alien);
3828                         kfree(new_shared);
3829                         goto fail;
3830                 }
3831
3832                 kmem_list3_init(l3);
3833                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3834                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3835                 l3->shared = new_shared;
3836                 l3->alien = new_alien;
3837                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3838                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3839                 cachep->nodelists[node] = l3;
3840         }
3841         return 0;
3842
3843 fail:
3844         if (!cachep->next.next) {
3845                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3846                 node--;
3847                 while (node >= 0) {
3848                         if (cachep->nodelists[node]) {
3849                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3850
3851                                 kfree(l3->shared);
3852                                 free_alien_cache(l3->alien);
3853                                 kfree(l3);
3854                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3855                         }
3856                         node--;
3857                 }
3858         }
3859         return -ENOMEM;
3860 }
3861
3862 struct ccupdate_struct {
3863         struct kmem_cache *cachep;
3864         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3865 };
3866
3867 static void do_ccupdate_local(void *info)
3868 {
3869         struct ccupdate_struct *new = info;
3870         struct array_cache *old;
3871
3872         check_irq_off();
3873         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3874
3875         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3876         new->new[smp_processor_id()] = old;
3877 }
3878
3879 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3880 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3881                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3882 {
3883         struct ccupdate_struct *new;
3884         int i;
3885
3886         new = kzalloc(sizeof(*new), gfp);
3887         if (!new)
3888                 return -ENOMEM;
3889
3890         for_each_online_cpu(i) {
3891                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3892                                                 batchcount, gfp);
3893                 if (!new->new[i]) {
3894                         for (i--; i >= 0; i--)
3895                                 kfree(new->new[i]);
3896                         kfree(new);
3897                         return -ENOMEM;
3898                 }
3899         }
3900         new->cachep = cachep;
3901
3902         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3903
3904         check_irq_on();
3905         cachep->batchcount = batchcount;
3906         cachep->limit = limit;
3907         cachep->shared = shared;
3908
3909         for_each_online_cpu(i) {
3910                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3911                 if (!ccold)
3912                         continue;
3913                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3914                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3915                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3916                 kfree(ccold);
3917         }
3918         kfree(new);
3919         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
3920 }
3921
3922 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3923 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3924 {
3925         int err;
3926         int limit, shared;
3927
3928         /*
3929          * The head array serves three purposes:
3930          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3931          * - reduce the number of spinlock operations.
3932          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3933          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3934          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3935          * Bonwick.
3936          */
3937         if (cachep->buffer_size > 131072)
3938                 limit = 1;
3939         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3940                 limit = 8;
3941         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3942                 limit = 24;
3943         else if (cachep->buffer_size > 256)
3944                 limit = 54;
3945         else
3946                 limit = 120;
3947
3948         /*
3949          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3950          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3951          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3952          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3953          * replaces Bonwick's magazine layer.
3954          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3955          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3956          */
3957         shared = 0;
3958         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3959                 shared = 8;
3960
3961 #if DEBUG
3962         /*
3963          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3964          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3965          */
3966         if (limit > 32)
3967                 limit = 32;
3968 #endif
3969         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared, gfp);
3970         if (err)
3971                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3972                        cachep->name, -err);
3973         return err;
3974 }
3975
3976 /*
3977  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
3978  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
3979  * if drain_array() is used on the shared array.
3980  */
3981 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
3982                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3983 {
3984         int tofree;
3985
3986         if (!ac || !ac->avail)
3987                 return;
3988         if (ac->touched && !force) {
3989                 ac->touched = 0;
3990         } else {
3991                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3992                 if (ac->avail) {
3993                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
3994                         if (tofree > ac->avail)
3995                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
3996                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
3997                         ac->avail -= tofree;
3998                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
3999                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4000                 }
4001                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4002         }
4003 }
4004
4005 /**
4006  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4007  * @w: work descriptor
4008  *
4009  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4010  * Purpose:
4011  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4012  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4013  *
4014  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4015  * again on the next iteration.
4016  */
4017 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4018 {
4019         struct kmem_cache *searchp;
4020         struct kmem_list3 *l3;
4021         int node = numa_node_id();
4022         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4023
4024         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4025                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4026                 goto out;
4027
4028         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4029                 check_irq_on();
4030
4031                 /*
4032                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4033                  * have established with reasonable certainty that
4034                  * we can do some work if the lock was obtained.
4035                  */
4036                 l3 = searchp->nodelists[node];
4037
4038                 reap_alien(searchp, l3);
4039
4040                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4041
4042                 /*
4043                  * These are racy checks but it does not matter
4044                  * if we skip one check or scan twice.
4045                  */
4046                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4047                         goto next;
4048
4049                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4050
4051                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4052
4053                 if (l3->free_touched)
4054                         l3->free_touched = 0;
4055                 else {
4056                         int freed;
4057
4058                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4059                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4060                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4061                 }
4062 next:
4063                 cond_resched();
4064         }
4065         check_irq_on();
4066         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4067         next_reap_node();
4068 out:
4069         /* Set up the next iteration */
4070         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4071 }
4072
4073 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4074
4075 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4076 {
4077         /*
4078          * Output format version, so at least we can change it
4079          * without _too_ many complaints.
4080          */
4081 #if STATS
4082         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4083 #else
4084         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4085 #endif
4086         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4087                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4088         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4089         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4090 #if STATS
4091         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4092                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4093         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4094 #endif
4095         seq_putc(m, '\n');
4096 }
4097
4098 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4099 {
4100         loff_t n = *pos;
4101
4102         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4103         if (!n)
4104                 print_slabinfo_header(m);
4105
4106         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4107 }
4108
4109 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4110 {
4111         return seq_list_next(p, &cache_chain, pos);
4112 }
4113
4114 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4115 {
4116         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4117 }
4118
4119 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4120 {
4121         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4122         struct slab *slabp;
4123         unsigned long active_objs;
4124         unsigned long num_objs;
4125         unsigned long active_slabs = 0;
4126         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4127         const char *name;
4128         char *error = NULL;
4129         int node;
4130         struct kmem_list3 *l3;
4131
4132         active_objs = 0;
4133         num_slabs = 0;
4134         for_each_online_node(node) {
4135                 l3 = cachep->nodelists[node];
4136                 if (!l3)
4137                         continue;
4138
4139                 check_irq_on();
4140                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4141
4142                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4143                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4144                                 error = "slabs_full accounting error";
4145                         active_objs += cachep->num;
4146                         active_slabs++;
4147                 }
4148                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4149                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4150                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4151                         if (!slabp->inuse && !error)
4152                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4153                         active_objs += slabp->inuse;
4154                         active_slabs++;
4155                 }
4156                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4157                         if (slabp->inuse && !error)
4158                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4159                         num_slabs++;
4160                 }
4161                 free_objects += l3->free_objects;
4162                 if (l3->shared)
4163                         shared_avail += l3->shared->avail;
4164
4165                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4166         }
4167         num_slabs += active_slabs;
4168         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4169         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4170                 error = "free_objects accounting error";
4171
4172         name = cachep->name;
4173         if (error)
4174                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4175
4176         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4177                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4178                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4179         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4180                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4181         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4182                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4183 #if STATS
4184         {                       /* list3 stats */
4185                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4186                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4187                 unsigned long grown = cachep->grown;
4188                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4189                 unsigned long errors = cachep->errors;
4190                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4191                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4192                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4193                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4194
4195                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4196                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4197                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4198                                 node_frees, overflows);
4199         }
4200         /* cpu stats */
4201         {
4202                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4203                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4204                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4205                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4206
4207                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4208                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4209         }
4210 #endif
4211         seq_putc(m, '\n');
4212         return 0;
4213 }
4214
4215 /*
4216  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4217  *
4218  * Output layout:
4219  * cache-name
4220  * num-active-objs
4221  * total-objs
4222  * object size
4223  * num-active-slabs
4224  * total-slabs
4225  * num-pages-per-slab
4226  * + further values on SMP and with statistics enabled
4227  */
4228
4229 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
4230         .start = s_start,
4231         .next = s_next,
4232         .stop = s_stop,
4233         .show = s_show,
4234 };
4235
4236 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4237 /**
4238  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4239  * @file: unused
4240  * @buffer: user buffer
4241  * @count: data length
4242  * @ppos: unused
4243  */
4244 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4245                        size_t count, loff_t *ppos)
4246 {
4247         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4248         int limit, batchcount, shared, res;
4249         struct kmem_cache *cachep;
4250
4251         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4252                 return -EINVAL;
4253         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4254                 return -EFAULT;
4255         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4256
4257         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4258         if (!tmp)
4259                 return -EINVAL;
4260         *tmp = '\0';
4261         tmp++;
4262         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4263                 return -EINVAL;
4264
4265         /* Find the cache in the chain of caches. */
4266         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4267         res = -EINVAL;
4268         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4269                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4270                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4271                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4272                                 res = 0;
4273                         } else {
4274                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4275                                                        batchcount, shared,
4276                                                        GFP_KERNEL);
4277                         }
4278                         break;
4279                 }
4280         }
4281         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4282         if (res >= 0)
4283                 res = count;
4284         return res;
4285 }
4286
4287 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
4288 {
4289         return seq_open(file, &slabinfo_op);
4290 }
4291
4292 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
4293         .open           = slabinfo_open,
4294         .read           = seq_read,
4295         .write          = slabinfo_write,
4296         .llseek         = seq_lseek,
4297         .release        = seq_release,
4298 };
4299
4300 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4301
4302 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4303 {
4304         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4305         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4306 }
4307
4308 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4309 {
4310         unsigned long *p;
4311         int l;
4312         if (!v)
4313                 return 1;
4314         l = n[1];
4315         p = n + 2;
4316         while (l) {
4317                 int i = l/2;
4318                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4319                 if (*q == v) {
4320                         q[1]++;
4321                         return 1;
4322                 }
4323                 if (*q > v) {
4324                         l = i;
4325                 } else {
4326                         p = q + 2;
4327                         l -= i + 1;
4328                 }
4329         }
4330         if (++n[1] == n[0])
4331                 return 0;
4332         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4333         p[0] = v;
4334         p[1] = 1;
4335         return 1;
4336 }
4337
4338 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4339 {
4340         void *p;
4341         int i;
4342         if (n[0] == n[1])
4343                 return;
4344         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4345                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4346                         continue;
4347                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4348                         return;
4349         }
4350 }
4351
4352 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4353 {
4354 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4355         unsigned long offset, size;
4356         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4357
4358         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4359                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4360                 if (modname[0])
4361                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4362                 return;
4363         }
4364 #endif
4365         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4366 }
4367
4368 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4369 {
4370         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4371         struct slab *slabp;
4372         struct kmem_list3 *l3;
4373         const char *name;
4374         unsigned long *n = m->private;
4375         int node;
4376         int i;
4377
4378         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4379                 return 0;
4380         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4381                 return 0;
4382
4383         /* OK, we can do it */
4384
4385         n[1] = 0;
4386
4387         for_each_online_node(node) {
4388                 l3 = cachep->nodelists[node];
4389                 if (!l3)
4390                         continue;
4391
4392                 check_irq_on();
4393                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4394
4395                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4396                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4397                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4398                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4399                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4400         }
4401         name = cachep->name;
4402         if (n[0] == n[1]) {
4403                 /* Increase the buffer size */
4404                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4405                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4406                 if (!m->private) {
4407                         /* Too bad, we are really out */
4408                         m->private = n;
4409                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4410                         return -ENOMEM;
4411                 }
4412                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4413                 kfree(n);
4414                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4415                 /* Now make sure this entry will be retried */
4416                 m->count = m->size;
4417                 return 0;
4418         }
4419         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4420                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4421                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4422                 seq_putc(m, '\n');
4423         }
4424
4425         return 0;
4426 }
4427
4428 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4429         .start = leaks_start,
4430         .next = s_next,
4431         .stop = s_stop,
4432         .show = leaks_show,
4433 };
4434
4435 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4436 {
4437         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4438         int ret = -ENOMEM;
4439         if (n) {
4440                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4441                 if (!ret) {
4442                         struct seq_file *m = file->private_data;
4443                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4444                         m->private = n;
4445                         n = NULL;
4446                 }
4447                 kfree(n);
4448         }
4449         return ret;
4450 }
4451
4452 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4453         .open           = slabstats_open,
4454         .read           = seq_read,
4455         .llseek         = seq_lseek,
4456         .release        = seq_release_private,
4457 };
4458 #endif
4459
4460 static int __init slab_proc_init(void)
4461 {
4462         proc_create("slabinfo",S_IWUSR|S_IRUGO,NULL,&proc_slabinfo_operations);
4463 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4464         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4465 #endif
4466         return 0;
4467 }
4468 module_init(slab_proc_init);
4469 #endif
4470
4471 /**
4472  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4473  * @objp: Pointer to the object
4474  *
4475  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4476  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4477  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4478  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4479  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4480  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4481  * must not be freed during the duration of the call.
4482  */
4483 size_t ksize(const void *objp)
4484 {
4485         BUG_ON(!objp);
4486         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4487                 return 0;
4488
4489         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4490 }
4491 EXPORT_SYMBOL(ksize);