SLAB: don't allocate empty shared caches
[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 intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
120  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
124  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
125  *
126  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
127  */
128
129 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
130 #define DEBUG           1
131 #define STATS           1
132 #define FORCED_DEBUG    1
133 #else
134 #define DEBUG           0
135 #define STATS           0
136 #define FORCED_DEBUG    0
137 #endif
138
139 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
140 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
141
142 #ifndef cache_line_size
143 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
144 #endif
145
146 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
147 /*
148  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
149  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
150  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
151  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
152  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that this flag disables some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
393
394         unsigned int flags;             /* constant flags */
395         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
396
397 /* 4) cache_grow/shrink */
398         /* order of pgs per slab (2^n) */
399         unsigned int gfporder;
400
401         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
402         gfp_t gfpflags;
403
404         size_t colour;                  /* cache colouring range */
405         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
406         struct kmem_cache *slabp_cache;
407         unsigned int slab_size;
408         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
409
410         /* constructor func */
411         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
412
413         /* de-constructor func */
414         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
415
416 /* 5) cache creation/removal */
417         const char *name;
418         struct list_head next;
419
420 /* 6) statistics */
421 #if STATS
422         unsigned long num_active;
423         unsigned long num_allocations;
424         unsigned long high_mark;
425         unsigned long grown;
426         unsigned long reaped;
427         unsigned long errors;
428         unsigned long max_freeable;
429         unsigned long node_allocs;
430         unsigned long node_frees;
431         unsigned long node_overflow;
432         atomic_t allochit;
433         atomic_t allocmiss;
434         atomic_t freehit;
435         atomic_t freemiss;
436 #endif
437 #if DEBUG
438         /*
439          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
440          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
441          * object size including these internal fields, the following two
442          * variables contain the offset to the user object and its size.
443          */
444         int obj_offset;
445         int obj_size;
446 #endif
447 };
448
449 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
450 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
451
452 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
453 /*
454  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
455  * cpucache drain/refill cycles.
456  *
457  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
458  * which could lock up otherwise freeable slabs.
459  */
460 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
461 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
462
463 #if STATS
464 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
465 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
466 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
467 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
468 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
469 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
470         do {                                                            \
471                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
472                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
473         } while (0)
474 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
475 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
476 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
477 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
478 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
479         do {                                                            \
480                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
481                         (x)->max_freeable = i;                          \
482         } while (0)
483 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
484 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
485 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
486 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
487 #else
488 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
489 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
490 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
491 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
492 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
493 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
494 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
495 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
496 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
498 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
499 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
500 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
501 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
502 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
503 #endif
504
505 #if DEBUG
506
507 /*
508  * memory layout of objects:
509  * 0            : objp
510  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
511  *              the end of an object is aligned with the end of the real
512  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
513  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
514  *              redzone word.
515  * cachep->obj_offset: The real object.
516  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
517  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
518  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
519  */
520 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
521 {
522         return cachep->obj_offset;
523 }
524
525 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
526 {
527         return cachep->obj_size;
528 }
529
530 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
531 {
532         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
533         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
534 }
535
536 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
537 {
538         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
539         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
540                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
541                                          2 * BYTES_PER_WORD);
542         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
543 }
544
545 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
546 {
547         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
548         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
549 }
550
551 #else
552
553 #define obj_offset(x)                   0
554 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
555 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
556 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
557 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
558
559 #endif
560
561 /*
562  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
563  * order.
564  */
565 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
566 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
567 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
568 #elif defined(CONFIG_MMU)
569 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
570 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
571 #else
572 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
573 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
574 #endif
575
576 /*
577  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
578  */
579 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
580 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
581 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
582
583 /*
584  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
585  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
586  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
587  */
588 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
589 {
590         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
591 }
592
593 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
594 {
595         if (unlikely(PageCompound(page)))
596                 page = (struct page *)page_private(page);
597         BUG_ON(!PageSlab(page));
598         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
599 }
600
601 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
602 {
603         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
604 }
605
606 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(PageCompound(page)))
609                 page = (struct page *)page_private(page);
610         BUG_ON(!PageSlab(page));
611         return (struct slab *)page->lru.prev;
612 }
613
614 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
615 {
616         struct page *page = virt_to_page(obj);
617         return page_get_cache(page);
618 }
619
620 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
621 {
622         struct page *page = virt_to_page(obj);
623         return page_get_slab(page);
624 }
625
626 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
627                                  unsigned int idx)
628 {
629         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
630 }
631
632 /*
633  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
634  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
635  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
636  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
637  */
638 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
639                                         const struct slab *slab, void *obj)
640 {
641         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
642         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
643 }
644
645 /*
646  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
647  */
648 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
649 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
650 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
651         CACHE(ULONG_MAX)
652 #undef CACHE
653 };
654 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
655
656 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
657 struct cache_names {
658         char *name;
659         char *name_dma;
660 };
661
662 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
663 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
664 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
665         {NULL,}
666 #undef CACHE
667 };
668
669 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
670     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
671 static struct arraycache_init initarray_generic =
672     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
673
674 /* internal cache of cache description objs */
675 static struct kmem_cache cache_cache = {
676         .batchcount = 1,
677         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
678         .shared = 1,
679         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
680         .name = "kmem_cache",
681 #if DEBUG
682         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
683 #endif
684 };
685
686 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
687
688 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
689
690 /*
691  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
692  * for other slabs "off slab".
693  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
694  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
695  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
696  *
697  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
698  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
699  * then comes back up during hotplug
700  */
701 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
702 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
703
704 static inline void init_lock_keys(void)
705
706 {
707         int q;
708         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
709
710         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
711                 for_each_node(q) {
712                         struct array_cache **alc;
713                         int r;
714                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
715                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
716                                 continue;
717                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
718                         alc = l3->alien;
719                         /*
720                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
721                          * should go away when common slab code is taught to
722                          * work even without alien caches.
723                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
724                          * for alloc_alien_cache,
725                          */
726                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
727                                 continue;
728                         for_each_node(r) {
729                                 if (alc[r])
730                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
731                                              &on_slab_alc_key);
732                         }
733                 }
734                 s++;
735         }
736 }
737 #else
738 static inline void init_lock_keys(void)
739 {
740 }
741 #endif
742
743 /*
744  * 1. Guard access to the cache-chain.
745  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
746  */
747 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
748 static struct list_head cache_chain;
749
750 /*
751  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
752  * until the general caches are up.
753  */
754 static enum {
755         NONE,
756         PARTIAL_AC,
757         PARTIAL_L3,
758         FULL
759 } g_cpucache_up;
760
761 /*
762  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
763  */
764 int slab_is_available(void)
765 {
766         return g_cpucache_up == FULL;
767 }
768
769 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
770
771 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
772 {
773         return cachep->array[smp_processor_id()];
774 }
775
776 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
777                                                         gfp_t gfpflags)
778 {
779         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
780
781 #if DEBUG
782         /* This happens if someone tries to call
783          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
784          * the generic caches are initialized.
785          */
786         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
787 #endif
788         while (size > csizep->cs_size)
789                 csizep++;
790
791         /*
792          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
793          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
794          * for large kmalloc calls required.
795          */
796 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
797         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
798                 return csizep->cs_dmacachep;
799 #endif
800         return csizep->cs_cachep;
801 }
802
803 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
804 {
805         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
806 }
807
808 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
809 {
810         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
811 }
812
813 /*
814  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
815  */
816 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
817                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
818                            unsigned int *num)
819 {
820         int nr_objs;
821         size_t mgmt_size;
822         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
823
824         /*
825          * The slab management structure can be either off the slab or
826          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
827          * slab is used for:
828          *
829          * - The struct slab
830          * - One kmem_bufctl_t for each object
831          * - Padding to respect alignment of @align
832          * - @buffer_size bytes for each object
833          *
834          * If the slab management structure is off the slab, then the
835          * alignment will already be calculated into the size. Because
836          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
837          * correct alignment when allocated.
838          */
839         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
840                 mgmt_size = 0;
841                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
842
843                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
844                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
845         } else {
846                 /*
847                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
848                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
849                  * least @align. In the worst case, this result will
850                  * be one greater than the number of objects that fit
851                  * into the memory allocation when taking the padding
852                  * into account.
853                  */
854                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
855                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
856
857                 /*
858                  * This calculated number will be either the right
859                  * amount, or one greater than what we want.
860                  */
861                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
862                        > slab_size)
863                         nr_objs--;
864
865                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
866                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
867
868                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
869         }
870         *num = nr_objs;
871         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
872 }
873
874 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
875
876 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
877                         char *msg)
878 {
879         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
880                function, cachep->name, msg);
881         dump_stack();
882 }
883
884 /*
885  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
886  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
887  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
888  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
889  * line
890   */
891
892 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
893 static int __init noaliencache_setup(char *s)
894 {
895         use_alien_caches = 0;
896         return 1;
897 }
898 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
899
900 #ifdef CONFIG_NUMA
901 /*
902  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
903  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
904  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
905  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
906  */
907 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
908
909 static void init_reap_node(int cpu)
910 {
911         int node;
912
913         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
914         if (node == MAX_NUMNODES)
915                 node = first_node(node_online_map);
916
917         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
918 }
919
920 static void next_reap_node(void)
921 {
922         int node = __get_cpu_var(reap_node);
923
924         /*
925          * Also drain per cpu pages on remote zones
926          */
927         if (node != numa_node_id())
928                 drain_node_pages(node);
929
930         node = next_node(node, node_online_map);
931         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
932                 node = first_node(node_online_map);
933         __get_cpu_var(reap_node) = node;
934 }
935
936 #else
937 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
938 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
939 #endif
940
941 /*
942  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
943  * via the workqueue/eventd.
944  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
945  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
946  * lock.
947  */
948 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
949 {
950         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
951
952         /*
953          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
954          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
955          * at that time.
956          */
957         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
958                 init_reap_node(cpu);
959                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
960                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
961                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
962         }
963 }
964
965 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
966                                             int batchcount)
967 {
968         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
969         struct array_cache *nc = NULL;
970
971         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
972         if (nc) {
973                 nc->avail = 0;
974                 nc->limit = entries;
975                 nc->batchcount = batchcount;
976                 nc->touched = 0;
977                 spin_lock_init(&nc->lock);
978         }
979         return nc;
980 }
981
982 /*
983  * Transfer objects in one arraycache to another.
984  * Locking must be handled by the caller.
985  *
986  * Return the number of entries transferred.
987  */
988 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
989                 struct array_cache *from, unsigned int max)
990 {
991         /* Figure out how many entries to transfer */
992         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
993
994         if (!nr)
995                 return 0;
996
997         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
998                         sizeof(void *) *nr);
999
1000         from->avail -= nr;
1001         to->avail += nr;
1002         to->touched = 1;
1003         return nr;
1004 }
1005
1006 #ifndef CONFIG_NUMA
1007
1008 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1009 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1010
1011 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1012 {
1013         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1014 }
1015
1016 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1017 {
1018 }
1019
1020 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1021 {
1022         return 0;
1023 }
1024
1025 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1026                 gfp_t flags)
1027 {
1028         return NULL;
1029 }
1030
1031 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1032                  gfp_t flags, int nodeid)
1033 {
1034         return NULL;
1035 }
1036
1037 #else   /* CONFIG_NUMA */
1038
1039 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1040 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1041
1042 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1043 {
1044         struct array_cache **ac_ptr;
1045         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1046         int i;
1047
1048         if (limit > 1)
1049                 limit = 12;
1050         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1051         if (ac_ptr) {
1052                 for_each_node(i) {
1053                         if (i == node || !node_online(i)) {
1054                                 ac_ptr[i] = NULL;
1055                                 continue;
1056                         }
1057                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1058                         if (!ac_ptr[i]) {
1059                                 for (i--; i <= 0; i--)
1060                                         kfree(ac_ptr[i]);
1061                                 kfree(ac_ptr);
1062                                 return NULL;
1063                         }
1064                 }
1065         }
1066         return ac_ptr;
1067 }
1068
1069 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1070 {
1071         int i;
1072
1073         if (!ac_ptr)
1074                 return;
1075         for_each_node(i)
1076             kfree(ac_ptr[i]);
1077         kfree(ac_ptr);
1078 }
1079
1080 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1081                                 struct array_cache *ac, int node)
1082 {
1083         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1084
1085         if (ac->avail) {
1086                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1087                 /*
1088                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1089                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1090                  * into the free lists and getting them back later.
1091                  */
1092                 if (rl3->shared)
1093                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1094
1095                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1096                 ac->avail = 0;
1097                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1098         }
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1103  */
1104 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1105 {
1106         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1107
1108         if (l3->alien) {
1109                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1110
1111                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1112                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1113                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1114                 }
1115         }
1116 }
1117
1118 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1119                                 struct array_cache **alien)
1120 {
1121         int i = 0;
1122         struct array_cache *ac;
1123         unsigned long flags;
1124
1125         for_each_online_node(i) {
1126                 ac = alien[i];
1127                 if (ac) {
1128                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1129                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1130                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1131                 }
1132         }
1133 }
1134
1135 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1136 {
1137         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1138         int nodeid = slabp->nodeid;
1139         struct kmem_list3 *l3;
1140         struct array_cache *alien = NULL;
1141         int node;
1142
1143         node = numa_node_id();
1144
1145         /*
1146          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1147          * cache on this cpu.
1148          */
1149         if (likely(slabp->nodeid == node))
1150                 return 0;
1151
1152         l3 = cachep->nodelists[node];
1153         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1154         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1155                 alien = l3->alien[nodeid];
1156                 spin_lock(&alien->lock);
1157                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1158                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1159                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1160                 }
1161                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1162                 spin_unlock(&alien->lock);
1163         } else {
1164                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1165                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1166                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1167         }
1168         return 1;
1169 }
1170 #endif
1171
1172 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1173                                     unsigned long action, void *hcpu)
1174 {
1175         long cpu = (long)hcpu;
1176         struct kmem_cache *cachep;
1177         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1178         int node = cpu_to_node(cpu);
1179         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1180
1181         switch (action) {
1182         case CPU_UP_PREPARE:
1183                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1184                 /*
1185                  * We need to do this right in the beginning since
1186                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1187                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1188                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1189                  */
1190
1191                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1192                         /*
1193                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1194                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1195                          * node has not already allocated this
1196                          */
1197                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1198                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1199                                 if (!l3)
1200                                         goto bad;
1201                                 kmem_list3_init(l3);
1202                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1203                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1204
1205                                 /*
1206                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1207                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1208                                  * protection here.
1209                                  */
1210                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1211                         }
1212
1213                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1214                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1215                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1216                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1217                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1218                 }
1219
1220                 /*
1221                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1222                  * array caches
1223                  */
1224                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1225                         struct array_cache *nc;
1226                         struct array_cache *shared = NULL;
1227                         struct array_cache **alien = NULL;
1228
1229                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1230                                                 cachep->batchcount);
1231                         if (!nc)
1232                                 goto bad;
1233                         if (cachep->shared) {
1234                                 shared = alloc_arraycache(node,
1235                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1236                                         0xbaadf00d);
1237                                 if (!shared)
1238                                         goto bad;
1239                         }
1240                         if (use_alien_caches) {
1241                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1242                                 if (!alien)
1243                                         goto bad;
1244                         }
1245                         cachep->array[cpu] = nc;
1246                         l3 = cachep->nodelists[node];
1247                         BUG_ON(!l3);
1248
1249                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1250                         if (!l3->shared) {
1251                                 /*
1252                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1253                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1254                                  */
1255                                 l3->shared = shared;
1256                                 shared = NULL;
1257                         }
1258 #ifdef CONFIG_NUMA
1259                         if (!l3->alien) {
1260                                 l3->alien = alien;
1261                                 alien = NULL;
1262                         }
1263 #endif
1264                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1265                         kfree(shared);
1266                         free_alien_cache(alien);
1267                 }
1268                 break;
1269         case CPU_ONLINE:
1270                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1271                 start_cpu_timer(cpu);
1272                 break;
1273 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1274         case CPU_DOWN_PREPARE:
1275                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1276                 break;
1277         case CPU_DOWN_FAILED:
1278                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1279                 break;
1280         case CPU_DEAD:
1281                 /*
1282                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1283                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1284                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1285                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1286                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1287                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1288                  */
1289                 /* fall thru */
1290 #endif
1291         case CPU_UP_CANCELED:
1292                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1293                         struct array_cache *nc;
1294                         struct array_cache *shared;
1295                         struct array_cache **alien;
1296                         cpumask_t mask;
1297
1298                         mask = node_to_cpumask(node);
1299                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1300                         nc = cachep->array[cpu];
1301                         cachep->array[cpu] = NULL;
1302                         l3 = cachep->nodelists[node];
1303
1304                         if (!l3)
1305                                 goto free_array_cache;
1306
1307                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1308
1309                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1310                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1311                         if (nc)
1312                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1313
1314                         if (!cpus_empty(mask)) {
1315                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1316                                 goto free_array_cache;
1317                         }
1318
1319                         shared = l3->shared;
1320                         if (shared) {
1321                                 free_block(cachep, shared->entry,
1322                                            shared->avail, node);
1323                                 l3->shared = NULL;
1324                         }
1325
1326                         alien = l3->alien;
1327                         l3->alien = NULL;
1328
1329                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1330
1331                         kfree(shared);
1332                         if (alien) {
1333                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1334                                 free_alien_cache(alien);
1335                         }
1336 free_array_cache:
1337                         kfree(nc);
1338                 }
1339                 /*
1340                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1341                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1342                  * shrink each nodelist to its limit.
1343                  */
1344                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1345                         l3 = cachep->nodelists[node];
1346                         if (!l3)
1347                                 continue;
1348                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1349                 }
1350                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1351                 break;
1352         }
1353         return NOTIFY_OK;
1354 bad:
1355         return NOTIFY_BAD;
1356 }
1357
1358 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1359         &cpuup_callback, NULL, 0
1360 };
1361
1362 /*
1363  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1364  */
1365 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1366                         int nodeid)
1367 {
1368         struct kmem_list3 *ptr;
1369
1370         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1371         BUG_ON(!ptr);
1372
1373         local_irq_disable();
1374         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1375         /*
1376          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1377          */
1378         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1379
1380         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1381         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1382         local_irq_enable();
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1387  * before smp_init().
1388  */
1389 void __init kmem_cache_init(void)
1390 {
1391         size_t left_over;
1392         struct cache_sizes *sizes;
1393         struct cache_names *names;
1394         int i;
1395         int order;
1396         int node;
1397
1398         if (num_possible_nodes() == 1)
1399                 use_alien_caches = 0;
1400
1401         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1402                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1403                 if (i < MAX_NUMNODES)
1404                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1405         }
1406
1407         /*
1408          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1409          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1410          */
1411         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1412                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1413
1414         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1415          * from caches that do not exist yet:
1416          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1417          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1418          *    cache_cache is statically allocated.
1419          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1420          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1421          *    array at the end of the bootstrap.
1422          * 2) Create the first kmalloc cache.
1423          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1424          *    An __init data area is used for the head array.
1425          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1426          *    head arrays.
1427          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1428          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1429          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1430          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1431          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1432          */
1433
1434         node = numa_node_id();
1435
1436         /* 1) create the cache_cache */
1437         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1438         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1439         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1440         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1441         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1442
1443         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1444                                         cache_line_size());
1445         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1446                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1447
1448         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1449                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1450                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1451                 if (cache_cache.num)
1452                         break;
1453         }
1454         BUG_ON(!cache_cache.num);
1455         cache_cache.gfporder = order;
1456         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1457         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1458                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1459
1460         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1461         sizes = malloc_sizes;
1462         names = cache_names;
1463
1464         /*
1465          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1466          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1467          * bug.
1468          */
1469
1470         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1471                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1472                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1473                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1474                                         NULL, NULL);
1475
1476         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1477                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1478                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1479                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1480                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1481                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1482                                 NULL, NULL);
1483         }
1484
1485         slab_early_init = 0;
1486
1487         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1488                 /*
1489                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1490                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1491                  * eliminates "false sharing".
1492                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1493                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1494                  */
1495                 if (!sizes->cs_cachep) {
1496                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1497                                         sizes->cs_size,
1498                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1499                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1500                                         NULL, NULL);
1501                 }
1502 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1503                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1504                                         names->name_dma,
1505                                         sizes->cs_size,
1506                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1507                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1508                                                 SLAB_PANIC,
1509                                         NULL, NULL);
1510 #endif
1511                 sizes++;
1512                 names++;
1513         }
1514         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1515         {
1516                 struct array_cache *ptr;
1517
1518                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1519
1520                 local_irq_disable();
1521                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1522                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1523                        sizeof(struct arraycache_init));
1524                 /*
1525                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1526                  */
1527                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1528
1529                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1530                 local_irq_enable();
1531
1532                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1533
1534                 local_irq_disable();
1535                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1536                        != &initarray_generic.cache);
1537                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1538                        sizeof(struct arraycache_init));
1539                 /*
1540                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1541                  */
1542                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1543
1544                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1545                     ptr;
1546                 local_irq_enable();
1547         }
1548         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1549         {
1550                 int nid;
1551
1552                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1553                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1554
1555                 for_each_online_node(nid) {
1556                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1557                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1558
1559                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1560                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1561                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1562                         }
1563                 }
1564         }
1565
1566         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1567         {
1568                 struct kmem_cache *cachep;
1569                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1570                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1571                         if (enable_cpucache(cachep))
1572                                 BUG();
1573                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1574         }
1575
1576         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1577         init_lock_keys();
1578
1579
1580         /* Done! */
1581         g_cpucache_up = FULL;
1582
1583         /*
1584          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1585          * cpu_cache_get for all new cpus
1586          */
1587         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1588
1589         /*
1590          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1591          * of the kernel is not yet operational.
1592          */
1593 }
1594
1595 static int __init cpucache_init(void)
1596 {
1597         int cpu;
1598
1599         /*
1600          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1601          */
1602         for_each_online_cpu(cpu)
1603                 start_cpu_timer(cpu);
1604         return 0;
1605 }
1606 __initcall(cpucache_init);
1607
1608 /*
1609  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1610  *
1611  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1612  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1613  * would be relatively rare and ignorable.
1614  */
1615 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1616 {
1617         struct page *page;
1618         int nr_pages;
1619         int i;
1620
1621 #ifndef CONFIG_MMU
1622         /*
1623          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1624          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1625          */
1626         flags |= __GFP_COMP;
1627 #endif
1628
1629         flags |= cachep->gfpflags;
1630
1631         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1632         if (!page)
1633                 return NULL;
1634
1635         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1636         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1637                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1638                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1639         else
1640                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1641                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1642         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1643                 __SetPageSlab(page + i);
1644         return page_address(page);
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Interface to system's page release.
1649  */
1650 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1651 {
1652         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1653         struct page *page = virt_to_page(addr);
1654         const unsigned long nr_freed = i;
1655
1656         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1657                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1658                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1659         else
1660                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1661                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1662         while (i--) {
1663                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1664                 __ClearPageSlab(page);
1665                 page++;
1666         }
1667         if (current->reclaim_state)
1668                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1669         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1670 }
1671
1672 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1673 {
1674         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1675         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1676
1677         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1678         if (OFF_SLAB(cachep))
1679                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1680 }
1681
1682 #if DEBUG
1683
1684 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1685 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1686                             unsigned long caller)
1687 {
1688         int size = obj_size(cachep);
1689
1690         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1691
1692         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1693                 return;
1694
1695         *addr++ = 0x12345678;
1696         *addr++ = caller;
1697         *addr++ = smp_processor_id();
1698         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1699         {
1700                 unsigned long *sptr = &caller;
1701                 unsigned long svalue;
1702
1703                 while (!kstack_end(sptr)) {
1704                         svalue = *sptr++;
1705                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1706                                 *addr++ = svalue;
1707                                 size -= sizeof(unsigned long);
1708                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1709                                         break;
1710                         }
1711                 }
1712
1713         }
1714         *addr++ = 0x87654321;
1715 }
1716 #endif
1717
1718 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1719 {
1720         int size = obj_size(cachep);
1721         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1722
1723         memset(addr, val, size);
1724         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1725 }
1726
1727 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1728 {
1729         int i;
1730         unsigned char error = 0;
1731         int bad_count = 0;
1732
1733         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1734         for (i = 0; i < limit; i++) {
1735                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1736                         error = data[offset + i];
1737                         bad_count++;
1738                 }
1739                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1740         }
1741         printk("\n");
1742
1743         if (bad_count == 1) {
1744                 error ^= POISON_FREE;
1745                 if (!(error & (error - 1))) {
1746                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1747                                         "bad RAM.\n");
1748 #ifdef CONFIG_X86
1749                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1750                                         "test tool.\n");
1751 #else
1752                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1753 #endif
1754                 }
1755         }
1756 }
1757 #endif
1758
1759 #if DEBUG
1760
1761 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1762 {
1763         int i, size;
1764         char *realobj;
1765
1766         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1767                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1768                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1769                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1770         }
1771
1772         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1773                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1774                         *dbg_userword(cachep, objp));
1775                 print_symbol("(%s)",
1776                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1777                 printk("\n");
1778         }
1779         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1780         size = obj_size(cachep);
1781         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1782                 int limit;
1783                 limit = 16;
1784                 if (i + limit > size)
1785                         limit = size - i;
1786                 dump_line(realobj, i, limit);
1787         }
1788 }
1789
1790 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1791 {
1792         char *realobj;
1793         int size, i;
1794         int lines = 0;
1795
1796         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1797         size = obj_size(cachep);
1798
1799         for (i = 0; i < size; i++) {
1800                 char exp = POISON_FREE;
1801                 if (i == size - 1)
1802                         exp = POISON_END;
1803                 if (realobj[i] != exp) {
1804                         int limit;
1805                         /* Mismatch ! */
1806                         /* Print header */
1807                         if (lines == 0) {
1808                                 printk(KERN_ERR
1809                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1810                                         cachep->name, realobj, size);
1811                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1812                         }
1813                         /* Hexdump the affected line */
1814                         i = (i / 16) * 16;
1815                         limit = 16;
1816                         if (i + limit > size)
1817                                 limit = size - i;
1818                         dump_line(realobj, i, limit);
1819                         i += 16;
1820                         lines++;
1821                         /* Limit to 5 lines */
1822                         if (lines > 5)
1823                                 break;
1824                 }
1825         }
1826         if (lines != 0) {
1827                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1828                  * exist:
1829                  */
1830                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1831                 unsigned int objnr;
1832
1833                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1834                 if (objnr) {
1835                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1836                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1837                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1838                                realobj, size);
1839                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1840                 }
1841                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1842                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1843                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1844                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1845                                realobj, size);
1846                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1847                 }
1848         }
1849 }
1850 #endif
1851
1852 #if DEBUG
1853 /**
1854  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1855  * @cachep: cache pointer being destroyed
1856  * @slabp: slab pointer being destroyed
1857  *
1858  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1859  * destroyed.
1860  */
1861 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1862 {
1863         int i;
1864         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1865                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1866
1867                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1868 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1869                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1870                                         OFF_SLAB(cachep))
1871                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1872                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1873                         else
1874                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1875 #else
1876                         check_poison_obj(cachep, objp);
1877 #endif
1878                 }
1879                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1880                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1881                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1882                                            "was overwritten");
1883                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1884                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1885                                            "was overwritten");
1886                 }
1887                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1888                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1889         }
1890 }
1891 #else
1892 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1893 {
1894         if (cachep->dtor) {
1895                 int i;
1896                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1897                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1898                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1899                 }
1900         }
1901 }
1902 #endif
1903
1904 /**
1905  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1906  * @cachep: cache pointer being destroyed
1907  * @slabp: slab pointer being destroyed
1908  *
1909  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1910  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1911  * cache-lock is not held/needed.
1912  */
1913 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1914 {
1915         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1916
1917         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1918         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1919                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1920
1921                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1922                 slab_rcu->cachep = cachep;
1923                 slab_rcu->addr = addr;
1924                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1925         } else {
1926                 kmem_freepages(cachep, addr);
1927                 if (OFF_SLAB(cachep))
1928                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1929         }
1930 }
1931
1932 /*
1933  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1934  * size of kmem_list3.
1935  */
1936 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1937 {
1938         int node;
1939
1940         for_each_online_node(node) {
1941                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1942                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1943                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1944                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1945         }
1946 }
1947
1948 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1949 {
1950         int i;
1951         struct kmem_list3 *l3;
1952
1953         for_each_online_cpu(i)
1954             kfree(cachep->array[i]);
1955
1956         /* NUMA: free the list3 structures */
1957         for_each_online_node(i) {
1958                 l3 = cachep->nodelists[i];
1959                 if (l3) {
1960                         kfree(l3->shared);
1961                         free_alien_cache(l3->alien);
1962                         kfree(l3);
1963                 }
1964         }
1965         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1966 }
1967
1968
1969 /**
1970  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1971  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1972  * @size: size of objects to be created in this cache.
1973  * @align: required alignment for the objects.
1974  * @flags: slab allocation flags
1975  *
1976  * Also calculates the number of objects per slab.
1977  *
1978  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1979  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1980  * towards high-order requests, this should be changed.
1981  */
1982 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1983                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1984 {
1985         unsigned long offslab_limit;
1986         size_t left_over = 0;
1987         int gfporder;
1988
1989         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
1990                 unsigned int num;
1991                 size_t remainder;
1992
1993                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1994                 if (!num)
1995                         continue;
1996
1997                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1998                         /*
1999                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2000                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2001                          * looping condition in cache_grow().
2002                          */
2003                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2004                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2005
2006                         if (num > offslab_limit)
2007                                 break;
2008                 }
2009
2010                 /* Found something acceptable - save it away */
2011                 cachep->num = num;
2012                 cachep->gfporder = gfporder;
2013                 left_over = remainder;
2014
2015                 /*
2016                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2017                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2018                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2019                  */
2020                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2021                         break;
2022
2023                 /*
2024                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2025                  * currently bad for the gfp()s.
2026                  */
2027                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2028                         break;
2029
2030                 /*
2031                  * Acceptable internal fragmentation?
2032                  */
2033                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2034                         break;
2035         }
2036         return left_over;
2037 }
2038
2039 static int setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2040 {
2041         if (g_cpucache_up == FULL)
2042                 return enable_cpucache(cachep);
2043
2044         if (g_cpucache_up == NONE) {
2045                 /*
2046                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2047                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2048                  * further caches will BUG().
2049                  */
2050                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2051
2052                 /*
2053                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2054                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2055                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2056                  */
2057                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2058                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2059                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2060                 else
2061                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2062         } else {
2063                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2064                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2065
2066                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2067                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2068                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2069                 } else {
2070                         int node;
2071                         for_each_online_node(node) {
2072                                 cachep->nodelists[node] =
2073                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2074                                                 GFP_KERNEL, node);
2075                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2076                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2077                         }
2078                 }
2079         }
2080         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2081                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2082                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2083
2084         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2085         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2086         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2087         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2088         cachep->batchcount = 1;
2089         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2090         return 0;
2091 }
2092
2093 /**
2094  * kmem_cache_create - Create a cache.
2095  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2096  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2097  * @align: The required alignment for the objects.
2098  * @flags: SLAB flags
2099  * @ctor: A constructor for the objects.
2100  * @dtor: A destructor for the objects.
2101  *
2102  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2103  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2104  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2105  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2106  *
2107  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2108  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2109  *
2110  * The flags are
2111  *
2112  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2113  * to catch references to uninitialised memory.
2114  *
2115  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2116  * for buffer overruns.
2117  *
2118  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2119  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2120  * as davem.
2121  */
2122 struct kmem_cache *
2123 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2124         unsigned long flags,
2125         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2126         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2127 {
2128         size_t left_over, slab_size, ralign;
2129         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2130
2131         /*
2132          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2133          */
2134         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2135             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
2136                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2137                                 name);
2138                 BUG();
2139         }
2140
2141         /*
2142          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2143          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2144          */
2145         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2146
2147         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2148                 char tmp;
2149                 int res;
2150
2151                 /*
2152                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2153                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2154                  * area of the module.  Print a warning.
2155                  */
2156                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2157                 if (res) {
2158                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2159                                pc->buffer_size);
2160                         continue;
2161                 }
2162
2163                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2164                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2165                         dump_stack();
2166                         goto oops;
2167                 }
2168         }
2169
2170 #if DEBUG
2171         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2172         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2173                 /* No constructor, but inital state check requested */
2174                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2175                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2176                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2177         }
2178 #if FORCED_DEBUG
2179         /*
2180          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2181          * large objects, if the increased size would increase the object size
2182          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2183          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2184          */
2185         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2186                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2187         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2188                 flags |= SLAB_POISON;
2189 #endif
2190         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2191                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2192 #endif
2193         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2194                 BUG_ON(dtor);
2195
2196         /*
2197          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2198          * isn't available.
2199          */
2200         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2201
2202         /*
2203          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2204          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2205          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2206          */
2207         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2208                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2209                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2210         }
2211
2212         /* calculate the final buffer alignment: */
2213
2214         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2215         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2216                 /*
2217                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2218                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2219                  * one cacheline.
2220                  */
2221                 ralign = cache_line_size();
2222                 while (size <= ralign / 2)
2223                         ralign /= 2;
2224         } else {
2225                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2226         }
2227
2228         /*
2229          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2230          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2231          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2232          */
2233         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2234                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2235
2236         /* 2) arch mandated alignment */
2237         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2238                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2239         }
2240         /* 3) caller mandated alignment */
2241         if (ralign < align) {
2242                 ralign = align;
2243         }
2244         /* disable debug if necessary */
2245         if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2246                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2247         /*
2248          * 4) Store it.
2249          */
2250         align = ralign;
2251
2252         /* Get cache's description obj. */
2253         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2254         if (!cachep)
2255                 goto oops;
2256
2257 #if DEBUG
2258         cachep->obj_size = size;
2259
2260         /*
2261          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2262          * into align above.
2263          */
2264         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2265                 /* add space for red zone words */
2266                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2267                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2268         }
2269         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2270                 /* user store requires one word storage behind the end of
2271                  * the real object.
2272                  */
2273                 size += BYTES_PER_WORD;
2274         }
2275 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2276         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2277             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2278                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2279                 size = PAGE_SIZE;
2280         }
2281 #endif
2282 #endif
2283
2284         /*
2285          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2286          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2287          * it too early on.)
2288          */
2289         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2290                 /*
2291                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2292                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2293                  */
2294                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2295
2296         size = ALIGN(size, align);
2297
2298         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2299
2300         if (!cachep->num) {
2301                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2302                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2303                 cachep = NULL;
2304                 goto oops;
2305         }
2306         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2307                           + sizeof(struct slab), align);
2308
2309         /*
2310          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2311          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2312          */
2313         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2314                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2315                 left_over -= slab_size;
2316         }
2317
2318         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2319                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2320                 slab_size =
2321                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2322         }
2323
2324         cachep->colour_off = cache_line_size();
2325         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2326         if (cachep->colour_off < align)
2327                 cachep->colour_off = align;
2328         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2329         cachep->slab_size = slab_size;
2330         cachep->flags = flags;
2331         cachep->gfpflags = 0;
2332         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2333                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2334         cachep->buffer_size = size;
2335         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2336
2337         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2338                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2339                 /*
2340                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2341                  * But since we go off slab only for object size greater than
2342                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2343                  * this should not happen at all.
2344                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2345                  */
2346                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2347         }
2348         cachep->ctor = ctor;
2349         cachep->dtor = dtor;
2350         cachep->name = name;
2351
2352         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2353                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2354                 cachep = NULL;
2355                 goto oops;
2356         }
2357
2358         /* cache setup completed, link it into the list */
2359         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2360 oops:
2361         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2362                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2363                       name);
2364         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2365         return cachep;
2366 }
2367 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2368
2369 #if DEBUG
2370 static void check_irq_off(void)
2371 {
2372         BUG_ON(!irqs_disabled());
2373 }
2374
2375 static void check_irq_on(void)
2376 {
2377         BUG_ON(irqs_disabled());
2378 }
2379
2380 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2381 {
2382 #ifdef CONFIG_SMP
2383         check_irq_off();
2384         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2385 #endif
2386 }
2387
2388 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2389 {
2390 #ifdef CONFIG_SMP
2391         check_irq_off();
2392         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2393 #endif
2394 }
2395
2396 #else
2397 #define check_irq_off() do { } while(0)
2398 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2399 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2400 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2401 #endif
2402
2403 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2404                         struct array_cache *ac,
2405                         int force, int node);
2406
2407 static void do_drain(void *arg)
2408 {
2409         struct kmem_cache *cachep = arg;
2410         struct array_cache *ac;
2411         int node = numa_node_id();
2412
2413         check_irq_off();
2414         ac = cpu_cache_get(cachep);
2415         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2416         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2417         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2418         ac->avail = 0;
2419 }
2420
2421 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2422 {
2423         struct kmem_list3 *l3;
2424         int node;
2425
2426         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2427         check_irq_on();
2428         for_each_online_node(node) {
2429                 l3 = cachep->nodelists[node];
2430                 if (l3 && l3->alien)
2431                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2432         }
2433
2434         for_each_online_node(node) {
2435                 l3 = cachep->nodelists[node];
2436                 if (l3)
2437                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2438         }
2439 }
2440
2441 /*
2442  * Remove slabs from the list of free slabs.
2443  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2444  *
2445  * Returns the actual number of slabs released.
2446  */
2447 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2448                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2449 {
2450         struct list_head *p;
2451         int nr_freed;
2452         struct slab *slabp;
2453
2454         nr_freed = 0;
2455         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2456
2457                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2458                 p = l3->slabs_free.prev;
2459                 if (p == &l3->slabs_free) {
2460                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2461                         goto out;
2462                 }
2463
2464                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2465 #if DEBUG
2466                 BUG_ON(slabp->inuse);
2467 #endif
2468                 list_del(&slabp->list);
2469                 /*
2470                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2471                  * to the cache.
2472                  */
2473                 l3->free_objects -= cache->num;
2474                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2475                 slab_destroy(cache, slabp);
2476                 nr_freed++;
2477         }
2478 out:
2479         return nr_freed;
2480 }
2481
2482 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2483 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2484 {
2485         int ret = 0, i = 0;
2486         struct kmem_list3 *l3;
2487
2488         drain_cpu_caches(cachep);
2489
2490         check_irq_on();
2491         for_each_online_node(i) {
2492                 l3 = cachep->nodelists[i];
2493                 if (!l3)
2494                         continue;
2495
2496                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2497
2498                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2499                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2500         }
2501         return (ret ? 1 : 0);
2502 }
2503
2504 /**
2505  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2506  * @cachep: The cache to shrink.
2507  *
2508  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2509  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2510  */
2511 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2512 {
2513         int ret;
2514         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2515
2516         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2517         ret = __cache_shrink(cachep);
2518         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2519         return ret;
2520 }
2521 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2522
2523 /**
2524  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2525  * @cachep: the cache to destroy
2526  *
2527  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2528  *
2529  * It is expected this function will be called by a module when it is
2530  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2531  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2532  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2533  *
2534  * The cache must be empty before calling this function.
2535  *
2536  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2537  * during the kmem_cache_destroy().
2538  */
2539 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2540 {
2541         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2542
2543         /* Find the cache in the chain of caches. */
2544         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2545         /*
2546          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2547          */
2548         list_del(&cachep->next);
2549         if (__cache_shrink(cachep)) {
2550                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2551                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2552                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2553                 return;
2554         }
2555
2556         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2557                 synchronize_rcu();
2558
2559         __kmem_cache_destroy(cachep);
2560         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2561 }
2562 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2563
2564 /*
2565  * Get the memory for a slab management obj.
2566  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2567  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2568  * come from the same cache which is getting created because,
2569  * when we are searching for an appropriate cache for these
2570  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2571  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2572  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2573  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2574  */
2575 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2576                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2577                                    int nodeid)
2578 {
2579         struct slab *slabp;
2580
2581         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2582                 /* Slab management obj is off-slab. */
2583                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2584                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2585                 if (!slabp)
2586                         return NULL;
2587         } else {
2588                 slabp = objp + colour_off;
2589                 colour_off += cachep->slab_size;
2590         }
2591         slabp->inuse = 0;
2592         slabp->colouroff = colour_off;
2593         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2594         slabp->nodeid = nodeid;
2595         return slabp;
2596 }
2597
2598 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2599 {
2600         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2601 }
2602
2603 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2604                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2605 {
2606         int i;
2607
2608         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2609                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2610 #if DEBUG
2611                 /* need to poison the objs? */
2612                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2613                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2614                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2615                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2616
2617                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2618                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2619                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2620                 }
2621                 /*
2622                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2623                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2624                  * They must also be threaded.
2625                  */
2626                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2627                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2628                                      ctor_flags);
2629
2630                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2631                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2632                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2633                                            " end of an object");
2634                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2635                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2636                                            " start of an object");
2637                 }
2638                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2639                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2640                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2641                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2642 #else
2643                 if (cachep->ctor)
2644                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2645 #endif
2646                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2647         }
2648         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2649         slabp->free = 0;
2650 }
2651
2652 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2653 {
2654         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2655                 if (flags & GFP_DMA)
2656                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2657                 else
2658                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2659         }
2660 }
2661
2662 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2663                                 int nodeid)
2664 {
2665         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2666         kmem_bufctl_t next;
2667
2668         slabp->inuse++;
2669         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2670 #if DEBUG
2671         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2672         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2673 #endif
2674         slabp->free = next;
2675
2676         return objp;
2677 }
2678
2679 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2680                                 void *objp, int nodeid)
2681 {
2682         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2683
2684 #if DEBUG
2685         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2686         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2687
2688         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2689                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2690                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2691                 BUG();
2692         }
2693 #endif
2694         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2695         slabp->free = objnr;
2696         slabp->inuse--;
2697 }
2698
2699 /*
2700  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2701  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2702  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2703  */
2704 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2705                            void *addr)
2706 {
2707         int nr_pages;
2708         struct page *page;
2709
2710         page = virt_to_page(addr);
2711
2712         nr_pages = 1;
2713         if (likely(!PageCompound(page)))
2714                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2715
2716         do {
2717                 page_set_cache(page, cache);
2718                 page_set_slab(page, slab);
2719                 page++;
2720         } while (--nr_pages);
2721 }
2722
2723 /*
2724  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2725  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2726  */
2727 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2728                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2729 {
2730         struct slab *slabp;
2731         size_t offset;
2732         gfp_t local_flags;
2733         unsigned long ctor_flags;
2734         struct kmem_list3 *l3;
2735
2736         /*
2737          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2738          * critical path in kmem_cache_alloc().
2739          */
2740         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK | __GFP_NO_GROW));
2741         if (flags & __GFP_NO_GROW)
2742                 return 0;
2743
2744         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2745         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2746         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2747                 /*
2748                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2749                  * this - it might need to know...
2750                  */
2751                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2752
2753         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2754         check_irq_off();
2755         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2756         spin_lock(&l3->list_lock);
2757
2758         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2759         offset = l3->colour_next;
2760         l3->colour_next++;
2761         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2762                 l3->colour_next = 0;
2763         spin_unlock(&l3->list_lock);
2764
2765         offset *= cachep->colour_off;
2766
2767         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2768                 local_irq_enable();
2769
2770         /*
2771          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2772          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2773          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2774          * will eventually be caught here (where it matters).
2775          */
2776         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2777
2778         /*
2779          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2780          * 'nodeid'.
2781          */
2782         if (!objp)
2783                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2784         if (!objp)
2785                 goto failed;
2786
2787         /* Get slab management. */
2788         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2789                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2790         if (!slabp)
2791                 goto opps1;
2792
2793         slabp->nodeid = nodeid;
2794         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2795
2796         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2797
2798         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2799                 local_irq_disable();
2800         check_irq_off();
2801         spin_lock(&l3->list_lock);
2802
2803         /* Make slab active. */
2804         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2805         STATS_INC_GROWN(cachep);
2806         l3->free_objects += cachep->num;
2807         spin_unlock(&l3->list_lock);
2808         return 1;
2809 opps1:
2810         kmem_freepages(cachep, objp);
2811 failed:
2812         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2813                 local_irq_disable();
2814         return 0;
2815 }
2816
2817 #if DEBUG
2818
2819 /*
2820  * Perform extra freeing checks:
2821  * - detect bad pointers.
2822  * - POISON/RED_ZONE checking
2823  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2824  */
2825 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2826 {
2827         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2828                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2829                        (unsigned long)objp);
2830                 BUG();
2831         }
2832 }
2833
2834 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2835 {
2836         unsigned long redzone1, redzone2;
2837
2838         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2839         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2840
2841         /*
2842          * Redzone is ok.
2843          */
2844         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2845                 return;
2846
2847         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2848                 slab_error(cache, "double free detected");
2849         else
2850                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2851
2852         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx.\n",
2853                         obj, redzone1, redzone2);
2854 }
2855
2856 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2857                                    void *caller)
2858 {
2859         struct page *page;
2860         unsigned int objnr;
2861         struct slab *slabp;
2862
2863         objp -= obj_offset(cachep);
2864         kfree_debugcheck(objp);
2865         page = virt_to_page(objp);
2866
2867         slabp = page_get_slab(page);
2868
2869         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2870                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2871                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2872                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2873         }
2874         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2875                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2876
2877         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2878
2879         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2880         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2881
2882         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2883                 /*
2884                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2885                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2886                  * the cache-lock held.
2887                  */
2888                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2889                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2890         }
2891         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2892                 /* we want to cache poison the object,
2893                  * call the destruction callback
2894                  */
2895                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2896         }
2897 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2898         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2899 #endif
2900         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2901 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2902                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2903                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2904                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2905                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2906                 } else {
2907                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2908                 }
2909 #else
2910                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2911 #endif
2912         }
2913         return objp;
2914 }
2915
2916 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2917 {
2918         kmem_bufctl_t i;
2919         int entries = 0;
2920
2921         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2922         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2923                 entries++;
2924                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2925                         goto bad;
2926         }
2927         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2928 bad:
2929                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2930                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2931                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2932                 for (i = 0;
2933                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2934                      i++) {
2935                         if (i % 16 == 0)
2936                                 printk("\n%03x:", i);
2937                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2938                 }
2939                 printk("\n");
2940                 BUG();
2941         }
2942 }
2943 #else
2944 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2945 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2946 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2947 #endif
2948
2949 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2950 {
2951         int batchcount;
2952         struct kmem_list3 *l3;
2953         struct array_cache *ac;
2954         int node;
2955
2956         node = numa_node_id();
2957
2958         check_irq_off();
2959         ac = cpu_cache_get(cachep);
2960 retry:
2961         batchcount = ac->batchcount;
2962         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2963                 /*
2964                  * If there was little recent activity on this cache, then
2965                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2966                  * refill bouncing.
2967                  */
2968                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2969         }
2970         l3 = cachep->nodelists[node];
2971
2972         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2973         spin_lock(&l3->list_lock);
2974
2975         /* See if we can refill from the shared array */
2976         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2977                 goto alloc_done;
2978
2979         while (batchcount > 0) {
2980                 struct list_head *entry;
2981                 struct slab *slabp;
2982                 /* Get slab alloc is to come from. */
2983                 entry = l3->slabs_partial.next;
2984                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2985                         l3->free_touched = 1;
2986                         entry = l3->slabs_free.next;
2987                         if (entry == &l3->slabs_free)
2988                                 goto must_grow;
2989                 }
2990
2991                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2992                 check_slabp(cachep, slabp);
2993                 check_spinlock_acquired(cachep);
2994
2995                 /*
2996                  * The slab was either on partial or free list so
2997                  * there must be at least one object available for
2998                  * allocation.
2999                  */
3000                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3001
3002                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3003                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3004                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3005                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3006
3007                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3008                                                             node);
3009                 }
3010                 check_slabp(cachep, slabp);
3011
3012                 /* move slabp to correct slabp list: */
3013                 list_del(&slabp->list);
3014                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3015                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3016                 else
3017                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3018         }
3019
3020 must_grow:
3021         l3->free_objects -= ac->avail;
3022 alloc_done:
3023         spin_unlock(&l3->list_lock);
3024
3025         if (unlikely(!ac->avail)) {
3026                 int x;
3027                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3028
3029                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3030                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3031                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3032                         return NULL;
3033
3034                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3035                         goto retry;
3036         }
3037         ac->touched = 1;
3038         return ac->entry[--ac->avail];
3039 }
3040
3041 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3042                                                 gfp_t flags)
3043 {
3044         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3045 #if DEBUG
3046         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3047 #endif
3048 }
3049
3050 #if DEBUG
3051 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3052                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3053 {
3054         if (!objp)
3055                 return objp;
3056         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3057 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3058                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3059                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3060                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3061                 else
3062                         check_poison_obj(cachep, objp);
3063 #else
3064                 check_poison_obj(cachep, objp);
3065 #endif
3066                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3067         }
3068         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3069                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3070
3071         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3072                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3073                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3074                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3075                                                 " object was overwritten");
3076                         printk(KERN_ERR
3077                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
3078                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3079                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3080                 }
3081                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3082                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3083         }
3084 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3085         {
3086                 struct slab *slabp;
3087                 unsigned objnr;
3088
3089                 slabp = page_get_slab(virt_to_page(objp));
3090                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3091                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3092         }
3093 #endif
3094         objp += obj_offset(cachep);
3095         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
3096                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
3097
3098                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
3099                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
3100
3101                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
3102         }
3103 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3104         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3105                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3106                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3107         }
3108 #endif
3109         return objp;
3110 }
3111 #else
3112 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3113 #endif
3114
3115 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3116
3117 static struct failslab_attr {
3118
3119         struct fault_attr attr;
3120
3121         u32 ignore_gfp_wait;
3122 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3123         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3124 #endif
3125
3126 } failslab = {
3127         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3128         .ignore_gfp_wait = 1,
3129 };
3130
3131 static int __init setup_failslab(char *str)
3132 {
3133         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3134 }
3135 __setup("failslab=", setup_failslab);
3136
3137 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3138 {
3139         if (cachep == &cache_cache)
3140                 return 0;
3141         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3142                 return 0;
3143         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3144                 return 0;
3145
3146         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3147 }
3148
3149 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3150
3151 static int __init failslab_debugfs(void)
3152 {
3153         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3154         struct dentry *dir;
3155         int err;
3156
3157         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3158         if (err)
3159                 return err;
3160         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3161
3162         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3163                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3164                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3165
3166         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3167                 err = -ENOMEM;
3168                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3169                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3170         }
3171
3172         return err;
3173 }
3174
3175 late_initcall(failslab_debugfs);
3176
3177 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3178
3179 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3180
3181 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3182 {
3183         return 0;
3184 }
3185
3186 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3187
3188 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3189 {
3190         void *objp;
3191         struct array_cache *ac;
3192
3193         check_irq_off();
3194
3195         if (should_failslab(cachep, flags))
3196                 return NULL;
3197
3198         ac = cpu_cache_get(cachep);
3199         if (likely(ac->avail)) {
3200                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3201                 ac->touched = 1;
3202                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3203         } else {
3204                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3205                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3206         }
3207         return objp;
3208 }
3209
3210 #ifdef CONFIG_NUMA
3211 /*
3212  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3213  *
3214  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3215  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3216  */
3217 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3218 {
3219         int nid_alloc, nid_here;
3220
3221         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3222                 return NULL;
3223         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3224         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3225                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3226         else if (current->mempolicy)
3227                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3228         if (nid_alloc != nid_here)
3229                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3230         return NULL;
3231 }
3232
3233 /*
3234  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3235  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3236  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3237  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3238  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3239  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3240  */
3241 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3242 {
3243         struct zonelist *zonelist;
3244         gfp_t local_flags;
3245         struct zone **z;
3246         void *obj = NULL;
3247         int nid;
3248
3249         if (flags & __GFP_THISNODE)
3250                 return NULL;
3251
3252         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3253                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3254         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3255
3256 retry:
3257         /*
3258          * Look through allowed nodes for objects available
3259          * from existing per node queues.
3260          */
3261         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3262                 nid = zone_to_nid(*z);
3263
3264                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3265                         cache->nodelists[nid] &&
3266                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3267                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3268                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3269         }
3270
3271         if (!obj && !(flags & __GFP_NO_GROW)) {
3272                 /*
3273                  * This allocation will be performed within the constraints
3274                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3275                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3276                  * set and go into memory reserves if necessary.
3277                  */
3278                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3279                         local_irq_enable();
3280                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3281                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3282                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3283                         local_irq_disable();
3284                 if (obj) {
3285                         /*
3286                          * Insert into the appropriate per node queues
3287                          */
3288                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3289                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3290                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3291                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3292                                 if (!obj)
3293                                         /*
3294                                          * Another processor may allocate the
3295                                          * objects in the slab since we are
3296                                          * not holding any locks.
3297                                          */
3298                                         goto retry;
3299                         } else {
3300                                 /* cache_grow already freed obj */
3301                                 obj = NULL;
3302                         }
3303                 }
3304         }
3305         return obj;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * A interface to enable slab creation on nodeid
3310  */
3311 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3312                                 int nodeid)
3313 {
3314         struct list_head *entry;
3315         struct slab *slabp;
3316         struct kmem_list3 *l3;
3317         void *obj;
3318         int x;
3319
3320         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3321         BUG_ON(!l3);
3322
3323 retry:
3324         check_irq_off();
3325         spin_lock(&l3->list_lock);
3326         entry = l3->slabs_partial.next;
3327         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3328                 l3->free_touched = 1;
3329                 entry = l3->slabs_free.next;
3330                 if (entry == &l3->slabs_free)
3331                         goto must_grow;
3332         }
3333
3334         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3335         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3336         check_slabp(cachep, slabp);
3337
3338         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3339         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3340         STATS_SET_HIGH(cachep);
3341
3342         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3343
3344         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3345         check_slabp(cachep, slabp);
3346         l3->free_objects--;
3347         /* move slabp to correct slabp list: */
3348         list_del(&slabp->list);
3349
3350         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3351                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3352         else
3353                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3354
3355         spin_unlock(&l3->list_lock);
3356         goto done;
3357
3358 must_grow:
3359         spin_unlock(&l3->list_lock);
3360         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3361         if (x)
3362                 goto retry;
3363
3364         return fallback_alloc(cachep, flags);
3365
3366 done:
3367         return obj;
3368 }
3369
3370 /**
3371  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3372  * @cachep: The cache to allocate from.
3373  * @flags: See kmalloc().
3374  * @nodeid: node number of the target node.
3375  * @caller: return address of caller, used for debug information
3376  *
3377  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3378  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3379  *
3380  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3381  */
3382 static __always_inline void *
3383 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3384                    void *caller)
3385 {
3386         unsigned long save_flags;
3387         void *ptr;
3388
3389         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3390         local_irq_save(save_flags);
3391
3392         if (unlikely(nodeid == -1))
3393                 nodeid = numa_node_id();
3394
3395         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3396                 /* Node not bootstrapped yet */
3397                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3398                 goto out;
3399         }
3400
3401         if (nodeid == numa_node_id()) {
3402                 /*
3403                  * Use the locally cached objects if possible.
3404                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3405                  * to other nodes. It may fail while we still have
3406                  * objects on other nodes available.
3407                  */
3408                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3409                 if (ptr)
3410                         goto out;
3411         }
3412         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3413         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3414   out:
3415         local_irq_restore(save_flags);
3416         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3417
3418         return ptr;
3419 }
3420
3421 static __always_inline void *
3422 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3423 {
3424         void *objp;
3425
3426         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3427                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3428                 if (objp)
3429                         goto out;
3430         }
3431         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3432
3433         /*
3434          * We may just have run out of memory on the local node.
3435          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3436          */
3437         if (!objp)
3438                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3439
3440   out:
3441         return objp;
3442 }
3443 #else
3444
3445 static __always_inline void *
3446 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3447 {
3448         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3449 }
3450
3451 #endif /* CONFIG_NUMA */
3452
3453 static __always_inline void *
3454 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3455 {
3456         unsigned long save_flags;
3457         void *objp;
3458
3459         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3460         local_irq_save(save_flags);
3461         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3462         local_irq_restore(save_flags);
3463         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3464         prefetchw(objp);
3465
3466         return objp;
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3471  */
3472 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3473                        int node)
3474 {
3475         int i;
3476         struct kmem_list3 *l3;
3477
3478         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3479                 void *objp = objpp[i];
3480                 struct slab *slabp;
3481
3482                 slabp = virt_to_slab(objp);
3483                 l3 = cachep->nodelists[node];
3484                 list_del(&slabp->list);
3485                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3486                 check_slabp(cachep, slabp);
3487                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3488                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3489                 l3->free_objects++;
3490                 check_slabp(cachep, slabp);
3491
3492                 /* fixup slab chains */
3493                 if (slabp->inuse == 0) {
3494                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3495                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3496                                 /* No need to drop any previously held
3497                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3498                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3499                                  * a different cache, refer to comments before
3500                                  * alloc_slabmgmt.
3501                                  */
3502                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3503                         } else {
3504                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3505                         }
3506                 } else {
3507                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3508                          * partial list on free - maximum time for the
3509                          * other objects to be freed, too.
3510                          */
3511                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3512                 }
3513         }
3514 }
3515
3516 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3517 {
3518         int batchcount;
3519         struct kmem_list3 *l3;
3520         int node = numa_node_id();
3521
3522         batchcount = ac->batchcount;
3523 #if DEBUG
3524         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3525 #endif
3526         check_irq_off();
3527         l3 = cachep->nodelists[node];
3528         spin_lock(&l3->list_lock);
3529         if (l3->shared) {
3530                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3531                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3532                 if (max) {
3533                         if (batchcount > max)
3534                                 batchcount = max;
3535                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3536                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3537                         shared_array->avail += batchcount;
3538                         goto free_done;
3539                 }
3540         }
3541
3542         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3543 free_done:
3544 #if STATS
3545         {
3546                 int i = 0;
3547                 struct list_head *p;
3548
3549                 p = l3->slabs_free.next;
3550                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3551                         struct slab *slabp;
3552
3553                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3554                         BUG_ON(slabp->inuse);
3555
3556                         i++;
3557                         p = p->next;
3558                 }
3559                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3560         }
3561 #endif
3562         spin_unlock(&l3->list_lock);
3563         ac->avail -= batchcount;
3564         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3565 }
3566
3567 /*
3568  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3569  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3570  */
3571 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3572 {
3573         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3574
3575         check_irq_off();
3576         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3577
3578         if (use_alien_caches && cache_free_alien(cachep, objp))
3579                 return;
3580
3581         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3582                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3583                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3584                 return;
3585         } else {
3586                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3587                 cache_flusharray(cachep, ac);
3588                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3589         }
3590 }
3591
3592 /**
3593  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3594  * @cachep: The cache to allocate from.
3595  * @flags: See kmalloc().
3596  *
3597  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3598  * if the cache has no available objects.
3599  */
3600 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3601 {
3602         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3603 }
3604 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3605
3606 /**
3607  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3608  * @cache: The cache to allocate from.
3609  * @flags: See kmalloc().
3610  *
3611  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3612  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3613  */
3614 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3615 {
3616         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3617         if (ret)
3618                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3619         return ret;
3620 }
3621 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3622
3623 /**
3624  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3625  *      be a slab entry.
3626  * @cachep: the cache we're checking against
3627  * @ptr: pointer to validate
3628  *
3629  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3630  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3631  * part of the slab cache in question, but it at least
3632  * validates that the pointer can be dereferenced and
3633  * looks half-way sane.
3634  *
3635  * Currently only used for dentry validation.
3636  */
3637 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3638 {
3639         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3640         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3641         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3642         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3643         struct page *page;
3644
3645         if (unlikely(addr < min_addr))
3646                 goto out;
3647         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3648                 goto out;
3649         if (unlikely(addr & align_mask))
3650                 goto out;
3651         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3652                 goto out;
3653         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3654                 goto out;
3655         page = virt_to_page(ptr);
3656         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3657                 goto out;
3658         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3659                 goto out;
3660         return 1;
3661 out:
3662         return 0;
3663 }
3664
3665 #ifdef CONFIG_NUMA
3666 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3667 {
3668         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3669                         __builtin_return_address(0));
3670 }
3671 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3672
3673 static __always_inline void *
3674 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3675 {
3676         struct kmem_cache *cachep;
3677
3678         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3679         if (unlikely(cachep == NULL))
3680                 return NULL;
3681         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3682 }
3683
3684 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3685 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3686 {
3687         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3688                         __builtin_return_address(0));
3689 }
3690 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3691
3692 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3693                 int node, void *caller)
3694 {
3695         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3696 }
3697 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3698 #else
3699 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3700 {
3701         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3702 }
3703 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3704 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3705 #endif /* CONFIG_NUMA */
3706
3707 /**
3708  * __do_kmalloc - allocate memory
3709  * @size: how many bytes of memory are required.
3710  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3711  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3712  */
3713 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3714                                           void *caller)
3715 {
3716         struct kmem_cache *cachep;
3717
3718         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3719          * __ with kmem_.
3720          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3721          * functions.
3722          */
3723         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3724         if (unlikely(cachep == NULL))
3725                 return NULL;
3726         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3727 }
3728
3729
3730 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3731 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3732 {
3733         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3734 }
3735 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3736
3737 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3738 {
3739         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3740 }
3741 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3742
3743 #else
3744 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3745 {
3746         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3747 }
3748 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3749 #endif
3750
3751 /**
3752  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
3753  *
3754  * @p: object to reallocate memory for.
3755  * @new_size: how many bytes of memory are required.
3756  * @flags: the type of memory to allocate.
3757  *
3758  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
3759  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
3760  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
3761  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
3762  */
3763 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
3764 {
3765         struct kmem_cache *cache, *new_cache;
3766         void *ret;
3767
3768         if (unlikely(!p))
3769                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3770
3771         if (unlikely(!new_size)) {
3772                 kfree(p);
3773                 return NULL;
3774         }
3775
3776         cache = virt_to_cache(p);
3777         new_cache = __find_general_cachep(new_size, flags);
3778
3779         /*
3780          * If new size fits in the current cache, bail out.
3781          */
3782         if (likely(cache == new_cache))
3783                 return (void *)p;
3784
3785         /*
3786          * We are on the slow-path here so do not use __cache_alloc
3787          * because it bloats kernel text.
3788          */
3789         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3790         if (ret) {
3791                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
3792                 kfree(p);
3793         }
3794         return ret;
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
3797
3798 /**
3799  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3800  * @cachep: The cache the allocation was from.
3801  * @objp: The previously allocated object.
3802  *
3803  * Free an object which was previously allocated from this
3804  * cache.
3805  */
3806 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3807 {
3808         unsigned long flags;
3809
3810         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3811
3812         local_irq_save(flags);
3813         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3814         __cache_free(cachep, objp);
3815         local_irq_restore(flags);
3816 }
3817 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3818
3819 /**
3820  * kfree - free previously allocated memory
3821  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3822  *
3823  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3824  *
3825  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3826  * or you will run into trouble.
3827  */
3828 void kfree(const void *objp)
3829 {
3830         struct kmem_cache *c;
3831         unsigned long flags;
3832
3833         if (unlikely(!objp))
3834                 return;
3835         local_irq_save(flags);
3836         kfree_debugcheck(objp);
3837         c = virt_to_cache(objp);
3838         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3839         __cache_free(c, (void *)objp);
3840         local_irq_restore(flags);
3841 }
3842 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3843
3844 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3845 {
3846         return obj_size(cachep);
3847 }
3848 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3849
3850 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3851 {
3852         return cachep->name;
3853 }
3854 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3855
3856 /*
3857  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3858  */
3859 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3860 {
3861         int node;
3862         struct kmem_list3 *l3;
3863         struct array_cache *new_shared;
3864         struct array_cache **new_alien = NULL;
3865
3866         for_each_online_node(node) {
3867
3868                 if (use_alien_caches) {
3869                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3870                         if (!new_alien)
3871                                 goto fail;
3872                 }
3873
3874                 new_shared = NULL;
3875                 if (cachep->shared) {
3876                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3877                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3878                                         0xbaadf00d);
3879                         if (!new_shared) {
3880                                 free_alien_cache(new_alien);
3881                                 goto fail;
3882                         }
3883                 }
3884
3885                 l3 = cachep->nodelists[node];
3886                 if (l3) {
3887                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3888
3889                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3890
3891                         if (shared)
3892                                 free_block(cachep, shared->entry,
3893                                                 shared->avail, node);
3894
3895                         l3->shared = new_shared;
3896                         if (!l3->alien) {
3897                                 l3->alien = new_alien;
3898                                 new_alien = NULL;
3899                         }
3900                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3901                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3902                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3903                         kfree(shared);
3904                         free_alien_cache(new_alien);
3905                         continue;
3906                 }
3907                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3908                 if (!l3) {
3909                         free_alien_cache(new_alien);
3910                         kfree(new_shared);
3911                         goto fail;
3912                 }
3913
3914                 kmem_list3_init(l3);
3915                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3916                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3917                 l3->shared = new_shared;
3918                 l3->alien = new_alien;
3919                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3920                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3921                 cachep->nodelists[node] = l3;
3922         }
3923         return 0;
3924
3925 fail:
3926         if (!cachep->next.next) {
3927                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3928                 node--;
3929                 while (node >= 0) {
3930                         if (cachep->nodelists[node]) {
3931                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3932
3933                                 kfree(l3->shared);
3934                                 free_alien_cache(l3->alien);
3935                                 kfree(l3);
3936                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3937                         }
3938                         node--;
3939                 }
3940         }
3941         return -ENOMEM;
3942 }
3943
3944 struct ccupdate_struct {
3945         struct kmem_cache *cachep;
3946         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3947 };
3948
3949 static void do_ccupdate_local(void *info)
3950 {
3951         struct ccupdate_struct *new = info;
3952         struct array_cache *old;
3953
3954         check_irq_off();
3955         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3956
3957         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3958         new->new[smp_processor_id()] = old;
3959 }
3960
3961 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3962 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3963                                 int batchcount, int shared)
3964 {
3965         struct ccupdate_struct *new;
3966         int i;
3967
3968         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3969         if (!new)
3970                 return -ENOMEM;
3971
3972         for_each_online_cpu(i) {
3973                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3974                                                 batchcount);
3975                 if (!new->new[i]) {
3976                         for (i--; i >= 0; i--)
3977                                 kfree(new->new[i]);
3978                         kfree(new);
3979                         return -ENOMEM;
3980                 }
3981         }
3982         new->cachep = cachep;
3983
3984         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3985
3986         check_irq_on();
3987         cachep->batchcount = batchcount;
3988         cachep->limit = limit;
3989         cachep->shared = shared;
3990
3991         for_each_online_cpu(i) {
3992                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3993                 if (!ccold)
3994                         continue;
3995                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3996                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3997                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3998                 kfree(ccold);
3999         }
4000         kfree(new);
4001         return alloc_kmemlist(cachep);
4002 }
4003
4004 /* Called with cache_chain_mutex held always */
4005 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
4006 {
4007         int err;
4008         int limit, shared;
4009
4010         /*
4011          * The head array serves three purposes:
4012          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4013          * - reduce the number of spinlock operations.
4014          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4015          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4016          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4017          * Bonwick.
4018          */
4019         if (cachep->buffer_size > 131072)
4020                 limit = 1;
4021         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
4022                 limit = 8;
4023         else if (cachep->buffer_size > 1024)
4024                 limit = 24;
4025         else if (cachep->buffer_size > 256)
4026                 limit = 54;
4027         else
4028                 limit = 120;
4029
4030         /*
4031          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4032          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4033          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4034          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4035          * replaces Bonwick's magazine layer.
4036          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4037          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4038          */
4039         shared = 0;
4040         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4041                 shared = 8;
4042
4043 #if DEBUG
4044         /*
4045          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4046          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4047          */
4048         if (limit > 32)
4049                 limit = 32;
4050 #endif
4051         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4052         if (err)
4053                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4054                        cachep->name, -err);
4055         return err;
4056 }
4057
4058 /*
4059  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4060  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4061  * if drain_array() is used on the shared array.
4062  */
4063 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4064                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4065 {
4066         int tofree;
4067
4068         if (!ac || !ac->avail)
4069                 return;
4070         if (ac->touched && !force) {
4071                 ac->touched = 0;
4072         } else {
4073                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4074                 if (ac->avail) {
4075                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4076                         if (tofree > ac->avail)
4077                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4078                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4079                         ac->avail -= tofree;
4080                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4081                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4082                 }
4083                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4084         }
4085 }
4086
4087 /**
4088  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4089  * @w: work descriptor
4090  *
4091  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4092  * Purpose:
4093  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4094  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4095  *
4096  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4097  * again on the next iteration.
4098  */
4099 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4100 {
4101         struct kmem_cache *searchp;
4102         struct kmem_list3 *l3;
4103         int node = numa_node_id();
4104         struct delayed_work *work =
4105                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4106
4107         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4108                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4109                 goto out;
4110
4111         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4112                 check_irq_on();
4113
4114                 /*
4115                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4116                  * have established with reasonable certainty that
4117                  * we can do some work if the lock was obtained.
4118                  */
4119                 l3 = searchp->nodelists[node];
4120
4121                 reap_alien(searchp, l3);
4122
4123                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4124
4125                 /*
4126                  * These are racy checks but it does not matter
4127                  * if we skip one check or scan twice.
4128                  */
4129                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4130                         goto next;
4131
4132                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4133
4134                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4135
4136                 if (l3->free_touched)
4137                         l3->free_touched = 0;
4138                 else {
4139                         int freed;
4140
4141                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4142                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4143                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4144                 }
4145 next:
4146                 cond_resched();
4147         }
4148         check_irq_on();
4149         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4150         next_reap_node();
4151         refresh_cpu_vm_stats(smp_processor_id());
4152 out:
4153         /* Set up the next iteration */
4154         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4155 }
4156
4157 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4158
4159 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4160 {
4161         /*
4162          * Output format version, so at least we can change it
4163          * without _too_ many complaints.
4164          */
4165 #if STATS
4166         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4167 #else
4168         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4169 #endif
4170         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4171                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4172         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4173         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4174 #if STATS
4175         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4176                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4177         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4178 #endif
4179         seq_putc(m, '\n');
4180 }
4181
4182 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4183 {
4184         loff_t n = *pos;
4185         struct list_head *p;
4186
4187         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4188         if (!n)
4189                 print_slabinfo_header(m);
4190         p = cache_chain.next;
4191         while (n--) {
4192                 p = p->next;
4193                 if (p == &cache_chain)
4194                         return NULL;
4195         }
4196         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4197 }
4198
4199 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4200 {
4201         struct kmem_cache *cachep = p;
4202         ++*pos;
4203         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4204                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4205 }
4206
4207 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4208 {
4209         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4210 }
4211
4212 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4213 {
4214         struct kmem_cache *cachep = p;
4215         struct slab *slabp;
4216         unsigned long active_objs;
4217         unsigned long num_objs;
4218         unsigned long active_slabs = 0;
4219         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4220         const char *name;
4221         char *error = NULL;
4222         int node;
4223         struct kmem_list3 *l3;
4224
4225         active_objs = 0;
4226         num_slabs = 0;
4227         for_each_online_node(node) {
4228                 l3 = cachep->nodelists[node];
4229                 if (!l3)
4230                         continue;
4231
4232                 check_irq_on();
4233                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4234
4235                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4236                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4237                                 error = "slabs_full accounting error";
4238                         active_objs += cachep->num;
4239                         active_slabs++;
4240                 }
4241                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4242                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4243                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4244                         if (!slabp->inuse && !error)
4245                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4246                         active_objs += slabp->inuse;
4247                         active_slabs++;
4248                 }
4249                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4250                         if (slabp->inuse && !error)
4251                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4252                         num_slabs++;
4253                 }
4254                 free_objects += l3->free_objects;
4255                 if (l3->shared)
4256                         shared_avail += l3->shared->avail;
4257
4258                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4259         }
4260         num_slabs += active_slabs;
4261         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4262         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4263                 error = "free_objects accounting error";
4264
4265         name = cachep->name;
4266         if (error)
4267                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4268
4269         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4270                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4271                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4272         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4273                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4274         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4275                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4276 #if STATS
4277         {                       /* list3 stats */
4278                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4279                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4280                 unsigned long grown = cachep->grown;
4281                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4282                 unsigned long errors = cachep->errors;
4283                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4284                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4285                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4286                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4287
4288                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4289                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4290                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4291                                 node_frees, overflows);
4292         }
4293         /* cpu stats */
4294         {
4295                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4296                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4297                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4298                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4299
4300                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4301                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4302         }
4303 #endif
4304         seq_putc(m, '\n');
4305         return 0;
4306 }
4307
4308 /*
4309  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4310  *
4311  * Output layout:
4312  * cache-name
4313  * num-active-objs
4314  * total-objs
4315  * object size
4316  * num-active-slabs
4317  * total-slabs
4318  * num-pages-per-slab
4319  * + further values on SMP and with statistics enabled
4320  */
4321
4322 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4323         .start = s_start,
4324         .next = s_next,
4325         .stop = s_stop,
4326         .show = s_show,
4327 };
4328
4329 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4330 /**
4331  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4332  * @file: unused
4333  * @buffer: user buffer
4334  * @count: data length
4335  * @ppos: unused
4336  */
4337 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4338                        size_t count, loff_t *ppos)
4339 {
4340         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4341         int limit, batchcount, shared, res;
4342         struct kmem_cache *cachep;
4343
4344         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4345                 return -EINVAL;
4346         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4347                 return -EFAULT;
4348         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4349
4350         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4351         if (!tmp)
4352                 return -EINVAL;
4353         *tmp = '\0';
4354         tmp++;
4355         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4356                 return -EINVAL;
4357
4358         /* Find the cache in the chain of caches. */
4359         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4360         res = -EINVAL;
4361         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4362                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4363                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4364                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4365                                 res = 0;
4366                         } else {
4367                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4368                                                        batchcount, shared);
4369                         }
4370                         break;
4371                 }
4372         }
4373         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4374         if (res >= 0)
4375                 res = count;
4376         return res;
4377 }
4378
4379 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4380
4381 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4382 {
4383         loff_t n = *pos;
4384         struct list_head *p;
4385
4386         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4387         p = cache_chain.next;
4388         while (n--) {
4389                 p = p->next;
4390                 if (p == &cache_chain)
4391                         return NULL;
4392         }
4393         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4394 }
4395
4396 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4397 {
4398         unsigned long *p;
4399         int l;
4400         if (!v)
4401                 return 1;
4402         l = n[1];
4403         p = n + 2;
4404         while (l) {
4405                 int i = l/2;
4406                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4407                 if (*q == v) {
4408                         q[1]++;
4409                         return 1;
4410                 }
4411                 if (*q > v) {
4412                         l = i;
4413                 } else {
4414                         p = q + 2;
4415                         l -= i + 1;
4416                 }
4417         }
4418         if (++n[1] == n[0])
4419                 return 0;
4420         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4421         p[0] = v;
4422         p[1] = 1;
4423         return 1;
4424 }
4425
4426 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4427 {
4428         void *p;
4429         int i;
4430         if (n[0] == n[1])
4431                 return;
4432         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4433                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4434                         continue;
4435                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4436                         return;
4437         }
4438 }
4439
4440 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4441 {
4442 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4443         char *modname;
4444         const char *name;
4445         unsigned long offset, size;
4446         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4447
4448         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4449
4450         if (name) {
4451                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4452                 if (modname)
4453                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4454                 return;
4455         }
4456 #endif
4457         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4458 }
4459
4460 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4461 {
4462         struct kmem_cache *cachep = p;
4463         struct slab *slabp;
4464         struct kmem_list3 *l3;
4465         const char *name;
4466         unsigned long *n = m->private;
4467         int node;
4468         int i;
4469
4470         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4471                 return 0;
4472         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4473                 return 0;
4474
4475         /* OK, we can do it */
4476
4477         n[1] = 0;
4478
4479         for_each_online_node(node) {
4480                 l3 = cachep->nodelists[node];
4481                 if (!l3)
4482                         continue;
4483
4484                 check_irq_on();
4485                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4486
4487                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4488                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4489                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4490                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4491                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4492         }
4493         name = cachep->name;
4494         if (n[0] == n[1]) {
4495                 /* Increase the buffer size */
4496                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4497                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4498                 if (!m->private) {
4499                         /* Too bad, we are really out */
4500                         m->private = n;
4501                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4502                         return -ENOMEM;
4503                 }
4504                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4505                 kfree(n);
4506                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4507                 /* Now make sure this entry will be retried */
4508                 m->count = m->size;
4509                 return 0;
4510         }
4511         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4512                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4513                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4514                 seq_putc(m, '\n');
4515         }
4516
4517         return 0;
4518 }
4519
4520 const struct seq_operations slabstats_op = {
4521         .start = leaks_start,
4522         .next = s_next,
4523         .stop = s_stop,
4524         .show = leaks_show,
4525 };
4526 #endif
4527 #endif
4528
4529 /**
4530  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4531  * @objp: Pointer to the object
4532  *
4533  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4534  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4535  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4536  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4537  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4538  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4539  * must not be freed during the duration of the call.
4540  */
4541 size_t ksize(const void *objp)
4542 {
4543         if (unlikely(objp == NULL))
4544                 return 0;
4545
4546         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4547 }