[PATCH] slab: clean up kmem_getpages
[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/config.h>
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.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/nodemask.h>
107 #include        <linux/mempolicy.h>
108 #include        <linux/mutex.h>
109
110 #include        <asm/uaccess.h>
111 #include        <asm/cacheflush.h>
112 #include        <asm/tlbflush.h>
113 #include        <asm/page.h>
114
115 /*
116  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
117  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
118  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
119  *
120  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
124  */
125
126 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
127 #define DEBUG           1
128 #define STATS           1
129 #define FORCED_DEBUG    1
130 #else
131 #define DEBUG           0
132 #define STATS           0
133 #define FORCED_DEBUG    0
134 #endif
135
136 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
137 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
138
139 #ifndef cache_line_size
140 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
141 #endif
142
143 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
144 /*
145  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
146  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
147  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
148  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
149  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
150  * Note that this flag disables some debug features.
151  */
152 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
153 #endif
154
155 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
156 /*
157  * Enforce a minimum alignment for all caches.
158  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
159  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
160  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
161  * some debug features.
162  */
163 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
164 #endif
165
166 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
167 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
168 #endif
169
170 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
171 #if DEBUG
172 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
173                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
174                          SLAB_CACHE_DMA | \
175                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
176                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
177                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
178 #else
179 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
180                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
181                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
182                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
183 #endif
184
185 /*
186  * kmem_bufctl_t:
187  *
188  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
189  * linked offsets.
190  *
191  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
192  * slab an object belongs to.
193  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
194  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
195  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
196  * that does not use off-slab slabs.
197  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
198  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
199  * to have too many per slab.
200  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
201  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
202  */
203
204 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
205 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
206 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
207 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
208 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
209
210 /*
211  * struct slab
212  *
213  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
214  * for a slab, or allocated from an general cache.
215  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
216  */
217 struct slab {
218         struct list_head list;
219         unsigned long colouroff;
220         void *s_mem;            /* including colour offset */
221         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
222         kmem_bufctl_t free;
223         unsigned short nodeid;
224 };
225
226 /*
227  * struct slab_rcu
228  *
229  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
230  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
231  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
232  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
233  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
234  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
235  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
236  *
237  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
238  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
239  *
240  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
241  */
242 struct slab_rcu {
243         struct rcu_head head;
244         struct kmem_cache *cachep;
245         void *addr;
246 };
247
248 /*
249  * struct array_cache
250  *
251  * Purpose:
252  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
253  * - reduce the number of linked list operations
254  * - reduce spinlock operations
255  *
256  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
257  * footprint.
258  *
259  */
260 struct array_cache {
261         unsigned int avail;
262         unsigned int limit;
263         unsigned int batchcount;
264         unsigned int touched;
265         spinlock_t lock;
266         void *entry[0]; /*
267                          * Must have this definition in here for the proper
268                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
269                          * the entries.
270                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
271                          */
272 };
273
274 /*
275  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
276  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
277  */
278 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
279 struct arraycache_init {
280         struct array_cache cache;
281         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
282 };
283
284 /*
285  * The slab lists for all objects.
286  */
287 struct kmem_list3 {
288         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
289         struct list_head slabs_full;
290         struct list_head slabs_free;
291         unsigned long free_objects;
292         unsigned int free_limit;
293         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
294         spinlock_t list_lock;
295         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
296         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
297         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
298         int free_touched;               /* updated without locking */
299 };
300
301 /*
302  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
303  */
304 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
305 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
306 #define CACHE_CACHE 0
307 #define SIZE_AC 1
308 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
309
310 /*
311  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
312  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
313  */
314 static __always_inline int index_of(const size_t size)
315 {
316         extern void __bad_size(void);
317
318         if (__builtin_constant_p(size)) {
319                 int i = 0;
320
321 #define CACHE(x) \
322         if (size <=x) \
323                 return i; \
324         else \
325                 i++;
326 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
327 #undef CACHE
328                 __bad_size();
329         } else
330                 __bad_size();
331         return 0;
332 }
333
334 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
335 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
336
337 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
338 {
339         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
340         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
341         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
342         parent->shared = NULL;
343         parent->alien = NULL;
344         parent->colour_next = 0;
345         spin_lock_init(&parent->list_lock);
346         parent->free_objects = 0;
347         parent->free_touched = 0;
348 }
349
350 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
351         do {                                                            \
352                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
353                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
354         } while (0)
355
356 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
357         do {                                                            \
358         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
359         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
360         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
361         } while (0)
362
363 /*
364  * struct kmem_cache
365  *
366  * manages a cache.
367  */
368
369 struct kmem_cache {
370 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
371         struct array_cache *array[NR_CPUS];
372 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
373         unsigned int batchcount;
374         unsigned int limit;
375         unsigned int shared;
376
377         unsigned int buffer_size;
378 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
379         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
380
381         unsigned int flags;             /* constant flags */
382         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
383
384 /* 4) cache_grow/shrink */
385         /* order of pgs per slab (2^n) */
386         unsigned int gfporder;
387
388         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
389         gfp_t gfpflags;
390
391         size_t colour;                  /* cache colouring range */
392         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
393         struct kmem_cache *slabp_cache;
394         unsigned int slab_size;
395         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
396
397         /* constructor func */
398         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
399
400         /* de-constructor func */
401         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
402
403 /* 5) cache creation/removal */
404         const char *name;
405         struct list_head next;
406
407 /* 6) statistics */
408 #if STATS
409         unsigned long num_active;
410         unsigned long num_allocations;
411         unsigned long high_mark;
412         unsigned long grown;
413         unsigned long reaped;
414         unsigned long errors;
415         unsigned long max_freeable;
416         unsigned long node_allocs;
417         unsigned long node_frees;
418         unsigned long node_overflow;
419         atomic_t allochit;
420         atomic_t allocmiss;
421         atomic_t freehit;
422         atomic_t freemiss;
423 #endif
424 #if DEBUG
425         /*
426          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
427          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
428          * object size including these internal fields, the following two
429          * variables contain the offset to the user object and its size.
430          */
431         int obj_offset;
432         int obj_size;
433 #endif
434 };
435
436 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
437 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
438
439 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
440 /*
441  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
442  * cpucache drain/refill cycles.
443  *
444  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
445  * which could lock up otherwise freeable slabs.
446  */
447 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
448 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
449
450 #if STATS
451 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
452 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
453 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
454 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
455 #define STATS_INC_REAPED(x)     ((x)->reaped++)
456 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
457         do {                                                            \
458                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
459                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
460         } while (0)
461 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
462 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
463 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
464 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
465 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
466         do {                                                            \
467                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
468                         (x)->max_freeable = i;                          \
469         } while (0)
470 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
471 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
472 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
473 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
474 #else
475 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
476 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
477 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
478 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
479 #define STATS_INC_REAPED(x)     do { } while (0)
480 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
481 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
482 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
483 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
484 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
485 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
486 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
487 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
488 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
489 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
490 #endif
491
492 #if DEBUG
493 /*
494  * Magic nums for obj red zoning.
495  * Placed in the first word before and the first word after an obj.
496  */
497 #define RED_INACTIVE    0x5A2CF071UL    /* when obj is inactive */
498 #define RED_ACTIVE      0x170FC2A5UL    /* when obj is active */
499
500 /* ...and for poisoning */
501 #define POISON_INUSE    0x5a    /* for use-uninitialised poisoning */
502 #define POISON_FREE     0x6b    /* for use-after-free poisoning */
503 #define POISON_END      0xa5    /* end-byte of poisoning */
504
505 /*
506  * memory layout of objects:
507  * 0            : objp
508  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
509  *              the end of an object is aligned with the end of the real
510  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
511  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
512  *              redzone word.
513  * cachep->obj_offset: The real object.
514  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
515  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
516  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
517  */
518 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
519 {
520         return cachep->obj_offset;
521 }
522
523 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
524 {
525         return cachep->obj_size;
526 }
527
528 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
529 {
530         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
531         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
532 }
533
534 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
535 {
536         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
537         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
538                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
539                                          2 * BYTES_PER_WORD);
540         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
541 }
542
543 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
544 {
545         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
546         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
547 }
548
549 #else
550
551 #define obj_offset(x)                   0
552 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
553 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
554 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
555 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
556
557 #endif
558
559 /*
560  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
561  * order.
562  */
563 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
564 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
565 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
566 #elif defined(CONFIG_MMU)
567 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
568 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
569 #else
570 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
571 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
572 #endif
573
574 /*
575  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
576  */
577 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
578 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
579 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
580
581 /*
582  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
583  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
584  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
585  */
586 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
587 {
588         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
589 }
590
591 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
592 {
593         if (unlikely(PageCompound(page)))
594                 page = (struct page *)page_private(page);
595         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
596 }
597
598 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
599 {
600         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
601 }
602
603 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
604 {
605         if (unlikely(PageCompound(page)))
606                 page = (struct page *)page_private(page);
607         return (struct slab *)page->lru.prev;
608 }
609
610 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
611 {
612         struct page *page = virt_to_page(obj);
613         return page_get_cache(page);
614 }
615
616 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
617 {
618         struct page *page = virt_to_page(obj);
619         return page_get_slab(page);
620 }
621
622 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
623                                  unsigned int idx)
624 {
625         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
626 }
627
628 static inline unsigned int obj_to_index(struct kmem_cache *cache,
629                                         struct slab *slab, void *obj)
630 {
631         return (unsigned)(obj - slab->s_mem) / cache->buffer_size;
632 }
633
634 /*
635  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
636  */
637 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
638 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
639 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
640         CACHE(ULONG_MAX)
641 #undef CACHE
642 };
643 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
644
645 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
646 struct cache_names {
647         char *name;
648         char *name_dma;
649 };
650
651 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
652 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
653 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
654         {NULL,}
655 #undef CACHE
656 };
657
658 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
659     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
660 static struct arraycache_init initarray_generic =
661     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
662
663 /* internal cache of cache description objs */
664 static struct kmem_cache cache_cache = {
665         .batchcount = 1,
666         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
667         .shared = 1,
668         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
669         .name = "kmem_cache",
670 #if DEBUG
671         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
672 #endif
673 };
674
675 /* Guard access to the cache-chain. */
676 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
677 static struct list_head cache_chain;
678
679 /*
680  * vm_enough_memory() looks at this to determine how many slab-allocated pages
681  * are possibly freeable under pressure
682  *
683  * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT turns this on per-slab
684  */
685 atomic_t slab_reclaim_pages;
686
687 /*
688  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
689  * until the general caches are up.
690  */
691 static enum {
692         NONE,
693         PARTIAL_AC,
694         PARTIAL_L3,
695         FULL
696 } g_cpucache_up;
697
698 /*
699  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
700  */
701 int slab_is_available(void)
702 {
703         return g_cpucache_up == FULL;
704 }
705
706 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, reap_work);
707
708 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
709                         int node);
710 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
711 static void cache_reap(void *unused);
712 static int __node_shrink(struct kmem_cache *cachep, int node);
713
714 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
715 {
716         return cachep->array[smp_processor_id()];
717 }
718
719 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
720                                                         gfp_t gfpflags)
721 {
722         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
723
724 #if DEBUG
725         /* This happens if someone tries to call
726          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
727          * the generic caches are initialized.
728          */
729         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
730 #endif
731         while (size > csizep->cs_size)
732                 csizep++;
733
734         /*
735          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
736          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
737          * for large kmalloc calls required.
738          */
739         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
740                 return csizep->cs_dmacachep;
741         return csizep->cs_cachep;
742 }
743
744 struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
745 {
746         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
747 }
748 EXPORT_SYMBOL(kmem_find_general_cachep);
749
750 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
751 {
752         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
753 }
754
755 /*
756  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
757  */
758 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
759                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
760                            unsigned int *num)
761 {
762         int nr_objs;
763         size_t mgmt_size;
764         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
765
766         /*
767          * The slab management structure can be either off the slab or
768          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
769          * slab is used for:
770          *
771          * - The struct slab
772          * - One kmem_bufctl_t for each object
773          * - Padding to respect alignment of @align
774          * - @buffer_size bytes for each object
775          *
776          * If the slab management structure is off the slab, then the
777          * alignment will already be calculated into the size. Because
778          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
779          * correct alignment when allocated.
780          */
781         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
782                 mgmt_size = 0;
783                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
784
785                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
786                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
787         } else {
788                 /*
789                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
790                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
791                  * least @align. In the worst case, this result will
792                  * be one greater than the number of objects that fit
793                  * into the memory allocation when taking the padding
794                  * into account.
795                  */
796                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
797                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
798
799                 /*
800                  * This calculated number will be either the right
801                  * amount, or one greater than what we want.
802                  */
803                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
804                        > slab_size)
805                         nr_objs--;
806
807                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
808                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
809
810                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
811         }
812         *num = nr_objs;
813         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
814 }
815
816 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
817
818 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
819                         char *msg)
820 {
821         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
822                function, cachep->name, msg);
823         dump_stack();
824 }
825
826 #ifdef CONFIG_NUMA
827 /*
828  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
829  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
830  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
831  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
832  */
833 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
834
835 static void init_reap_node(int cpu)
836 {
837         int node;
838
839         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
840         if (node == MAX_NUMNODES)
841                 node = first_node(node_online_map);
842
843         __get_cpu_var(reap_node) = node;
844 }
845
846 static void next_reap_node(void)
847 {
848         int node = __get_cpu_var(reap_node);
849
850         /*
851          * Also drain per cpu pages on remote zones
852          */
853         if (node != numa_node_id())
854                 drain_node_pages(node);
855
856         node = next_node(node, node_online_map);
857         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
858                 node = first_node(node_online_map);
859         __get_cpu_var(reap_node) = node;
860 }
861
862 #else
863 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
864 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
865 #endif
866
867 /*
868  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
869  * via the workqueue/eventd.
870  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
871  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
872  * lock.
873  */
874 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
875 {
876         struct work_struct *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
877
878         /*
879          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
880          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
881          * at that time.
882          */
883         if (keventd_up() && reap_work->func == NULL) {
884                 init_reap_node(cpu);
885                 INIT_WORK(reap_work, cache_reap, NULL);
886                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work, HZ + 3 * cpu);
887         }
888 }
889
890 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
891                                             int batchcount)
892 {
893         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
894         struct array_cache *nc = NULL;
895
896         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
897         if (nc) {
898                 nc->avail = 0;
899                 nc->limit = entries;
900                 nc->batchcount = batchcount;
901                 nc->touched = 0;
902                 spin_lock_init(&nc->lock);
903         }
904         return nc;
905 }
906
907 /*
908  * Transfer objects in one arraycache to another.
909  * Locking must be handled by the caller.
910  *
911  * Return the number of entries transferred.
912  */
913 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
914                 struct array_cache *from, unsigned int max)
915 {
916         /* Figure out how many entries to transfer */
917         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
918
919         if (!nr)
920                 return 0;
921
922         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
923                         sizeof(void *) *nr);
924
925         from->avail -= nr;
926         to->avail += nr;
927         to->touched = 1;
928         return nr;
929 }
930
931 #ifdef CONFIG_NUMA
932 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
933 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
934
935 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
936 {
937         struct array_cache **ac_ptr;
938         int memsize = sizeof(void *) * MAX_NUMNODES;
939         int i;
940
941         if (limit > 1)
942                 limit = 12;
943         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
944         if (ac_ptr) {
945                 for_each_node(i) {
946                         if (i == node || !node_online(i)) {
947                                 ac_ptr[i] = NULL;
948                                 continue;
949                         }
950                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
951                         if (!ac_ptr[i]) {
952                                 for (i--; i <= 0; i--)
953                                         kfree(ac_ptr[i]);
954                                 kfree(ac_ptr);
955                                 return NULL;
956                         }
957                 }
958         }
959         return ac_ptr;
960 }
961
962 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
963 {
964         int i;
965
966         if (!ac_ptr)
967                 return;
968         for_each_node(i)
969             kfree(ac_ptr[i]);
970         kfree(ac_ptr);
971 }
972
973 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
974                                 struct array_cache *ac, int node)
975 {
976         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
977
978         if (ac->avail) {
979                 spin_lock(&rl3->list_lock);
980                 /*
981                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
982                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
983                  * into the free lists and getting them back later.
984                  */
985                 if (rl3->shared)
986                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
987
988                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
989                 ac->avail = 0;
990                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
991         }
992 }
993
994 /*
995  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
996  */
997 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
998 {
999         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1000
1001         if (l3->alien) {
1002                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1003
1004                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1005                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1006                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1007                 }
1008         }
1009 }
1010
1011 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1012                                 struct array_cache **alien)
1013 {
1014         int i = 0;
1015         struct array_cache *ac;
1016         unsigned long flags;
1017
1018         for_each_online_node(i) {
1019                 ac = alien[i];
1020                 if (ac) {
1021                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1022                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1023                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1024                 }
1025         }
1026 }
1027
1028 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1029 {
1030         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1031         int nodeid = slabp->nodeid;
1032         struct kmem_list3 *l3;
1033         struct array_cache *alien = NULL;
1034
1035         /*
1036          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1037          * cache on this cpu.
1038          */
1039         if (likely(slabp->nodeid == numa_node_id()))
1040                 return 0;
1041
1042         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
1043         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1044         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1045                 alien = l3->alien[nodeid];
1046                 spin_lock(&alien->lock);
1047                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1048                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1049                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1050                 }
1051                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1052                 spin_unlock(&alien->lock);
1053         } else {
1054                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1055                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1056                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1057         }
1058         return 1;
1059 }
1060
1061 #else
1062
1063 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1064 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1065
1066 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1067 {
1068         return (struct array_cache **) 0x01020304ul;
1069 }
1070
1071 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1072 {
1073 }
1074
1075 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1076 {
1077         return 0;
1078 }
1079
1080 #endif
1081
1082 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1083                                     unsigned long action, void *hcpu)
1084 {
1085         long cpu = (long)hcpu;
1086         struct kmem_cache *cachep;
1087         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1088         int node = cpu_to_node(cpu);
1089         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1090
1091         switch (action) {
1092         case CPU_UP_PREPARE:
1093                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1094                 /*
1095                  * We need to do this right in the beginning since
1096                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1097                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1098                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1099                  */
1100
1101                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1102                         /*
1103                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1104                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1105                          * node has not already allocated this
1106                          */
1107                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1108                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1109                                 if (!l3)
1110                                         goto bad;
1111                                 kmem_list3_init(l3);
1112                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1113                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1114
1115                                 /*
1116                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1117                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1118                                  * protection here.
1119                                  */
1120                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1121                         }
1122
1123                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1124                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1125                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1126                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1127                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1128                 }
1129
1130                 /*
1131                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1132                  * array caches
1133                  */
1134                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1135                         struct array_cache *nc;
1136                         struct array_cache *shared;
1137                         struct array_cache **alien;
1138
1139                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1140                                                 cachep->batchcount);
1141                         if (!nc)
1142                                 goto bad;
1143                         shared = alloc_arraycache(node,
1144                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1145                                         0xbaadf00d);
1146                         if (!shared)
1147                                 goto bad;
1148
1149                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1150                         if (!alien)
1151                                 goto bad;
1152                         cachep->array[cpu] = nc;
1153                         l3 = cachep->nodelists[node];
1154                         BUG_ON(!l3);
1155
1156                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1157                         if (!l3->shared) {
1158                                 /*
1159                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1160                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1161                                  */
1162                                 l3->shared = shared;
1163                                 shared = NULL;
1164                         }
1165 #ifdef CONFIG_NUMA
1166                         if (!l3->alien) {
1167                                 l3->alien = alien;
1168                                 alien = NULL;
1169                         }
1170 #endif
1171                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1172                         kfree(shared);
1173                         free_alien_cache(alien);
1174                 }
1175                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1176                 break;
1177         case CPU_ONLINE:
1178                 start_cpu_timer(cpu);
1179                 break;
1180 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1181         case CPU_DEAD:
1182                 /*
1183                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1184                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1185                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1186                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1187                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1188                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1189                  */
1190                 /* fall thru */
1191         case CPU_UP_CANCELED:
1192                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1193                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1194                         struct array_cache *nc;
1195                         struct array_cache *shared;
1196                         struct array_cache **alien;
1197                         cpumask_t mask;
1198
1199                         mask = node_to_cpumask(node);
1200                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1201                         nc = cachep->array[cpu];
1202                         cachep->array[cpu] = NULL;
1203                         l3 = cachep->nodelists[node];
1204
1205                         if (!l3)
1206                                 goto free_array_cache;
1207
1208                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1209
1210                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1211                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1212                         if (nc)
1213                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1214
1215                         if (!cpus_empty(mask)) {
1216                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1217                                 goto free_array_cache;
1218                         }
1219
1220                         shared = l3->shared;
1221                         if (shared) {
1222                                 free_block(cachep, l3->shared->entry,
1223                                            l3->shared->avail, node);
1224                                 l3->shared = NULL;
1225                         }
1226
1227                         alien = l3->alien;
1228                         l3->alien = NULL;
1229
1230                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1231
1232                         kfree(shared);
1233                         if (alien) {
1234                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1235                                 free_alien_cache(alien);
1236                         }
1237 free_array_cache:
1238                         kfree(nc);
1239                 }
1240                 /*
1241                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1242                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1243                  * shrink each nodelist to its limit.
1244                  */
1245                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1246                         l3 = cachep->nodelists[node];
1247                         if (!l3)
1248                                 continue;
1249                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1250                         /* free slabs belonging to this node */
1251                         __node_shrink(cachep, node);
1252                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1253                 }
1254                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1255                 break;
1256 #endif
1257         }
1258         return NOTIFY_OK;
1259 bad:
1260         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1261         return NOTIFY_BAD;
1262 }
1263
1264 static struct notifier_block cpucache_notifier = { &cpuup_callback, NULL, 0 };
1265
1266 /*
1267  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1268  */
1269 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1270                         int nodeid)
1271 {
1272         struct kmem_list3 *ptr;
1273
1274         BUG_ON(cachep->nodelists[nodeid] != list);
1275         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1276         BUG_ON(!ptr);
1277
1278         local_irq_disable();
1279         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1280         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1281         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1282         local_irq_enable();
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1287  * before smp_init().
1288  */
1289 void __init kmem_cache_init(void)
1290 {
1291         size_t left_over;
1292         struct cache_sizes *sizes;
1293         struct cache_names *names;
1294         int i;
1295         int order;
1296
1297         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1298                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1299                 if (i < MAX_NUMNODES)
1300                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1301         }
1302
1303         /*
1304          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1305          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1306          */
1307         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1308                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1309
1310         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1311          * from caches that do not exist yet:
1312          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1313          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1314          *    cache_cache is statically allocated.
1315          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1316          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1317          *    array at the end of the bootstrap.
1318          * 2) Create the first kmalloc cache.
1319          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1320          *    An __init data area is used for the head array.
1321          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1322          *    head arrays.
1323          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1324          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1325          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1326          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1327          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1328          */
1329
1330         /* 1) create the cache_cache */
1331         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1332         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1333         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1334         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1335         cache_cache.nodelists[numa_node_id()] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1336
1337         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1338                                         cache_line_size());
1339
1340         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1341                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1342                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1343                 if (cache_cache.num)
1344                         break;
1345         }
1346         BUG_ON(!cache_cache.num);
1347         cache_cache.gfporder = order;
1348         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1349         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1350                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1351
1352         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1353         sizes = malloc_sizes;
1354         names = cache_names;
1355
1356         /*
1357          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1358          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1359          * bug.
1360          */
1361
1362         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1363                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1364                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1365                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1366                                         NULL, NULL);
1367
1368         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1369                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1370                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1371                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1372                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1373                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1374                                 NULL, NULL);
1375         }
1376
1377         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1378                 /*
1379                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1380                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1381                  * eliminates "false sharing".
1382                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1383                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1384                  */
1385                 if (!sizes->cs_cachep) {
1386                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1387                                         sizes->cs_size,
1388                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1389                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1390                                         NULL, NULL);
1391                 }
1392
1393                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(names->name_dma,
1394                                         sizes->cs_size,
1395                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1396                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1397                                                 SLAB_PANIC,
1398                                         NULL, NULL);
1399                 sizes++;
1400                 names++;
1401         }
1402         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1403         {
1404                 void *ptr;
1405
1406                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1407
1408                 local_irq_disable();
1409                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1410                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1411                        sizeof(struct arraycache_init));
1412                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1413                 local_irq_enable();
1414
1415                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1416
1417                 local_irq_disable();
1418                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1419                        != &initarray_generic.cache);
1420                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1421                        sizeof(struct arraycache_init));
1422                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1423                     ptr;
1424                 local_irq_enable();
1425         }
1426         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1427         {
1428                 int node;
1429                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1430                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE],
1431                           numa_node_id());
1432
1433                 for_each_online_node(node) {
1434                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1435                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + node], node);
1436
1437                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1438                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1439                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + node],
1440                                           node);
1441                         }
1442                 }
1443         }
1444
1445         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1446         {
1447                 struct kmem_cache *cachep;
1448                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1449                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1450                         enable_cpucache(cachep);
1451                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1452         }
1453
1454         /* Done! */
1455         g_cpucache_up = FULL;
1456
1457         /*
1458          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1459          * cpu_cache_get for all new cpus
1460          */
1461         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1462
1463         /*
1464          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1465          * of the kernel is not yet operational.
1466          */
1467 }
1468
1469 static int __init cpucache_init(void)
1470 {
1471         int cpu;
1472
1473         /*
1474          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1475          */
1476         for_each_online_cpu(cpu)
1477                 start_cpu_timer(cpu);
1478         return 0;
1479 }
1480 __initcall(cpucache_init);
1481
1482 /*
1483  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1484  *
1485  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1486  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1487  * would be relatively rare and ignorable.
1488  */
1489 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1490 {
1491         struct page *page;
1492         int nr_pages;
1493         int i;
1494
1495 #ifndef CONFIG_MMU
1496         /*
1497          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1498          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1499          */
1500         flags |= __GFP_COMP;
1501 #endif
1502         flags |= cachep->gfpflags;
1503
1504         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1505         if (!page)
1506                 return NULL;
1507
1508         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1509         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1510                 atomic_add(nr_pages, &slab_reclaim_pages);
1511         add_page_state(nr_slab, nr_pages);
1512         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1513                 __SetPageSlab(page + i);
1514         return page_address(page);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Interface to system's page release.
1519  */
1520 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1521 {
1522         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1523         struct page *page = virt_to_page(addr);
1524         const unsigned long nr_freed = i;
1525
1526         while (i--) {
1527                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1528                 __ClearPageSlab(page);
1529                 page++;
1530         }
1531         sub_page_state(nr_slab, nr_freed);
1532         if (current->reclaim_state)
1533                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1534         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1535         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1536                 atomic_sub(1 << cachep->gfporder, &slab_reclaim_pages);
1537 }
1538
1539 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1540 {
1541         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1542         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1543
1544         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1545         if (OFF_SLAB(cachep))
1546                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1547 }
1548
1549 #if DEBUG
1550
1551 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1552 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1553                             unsigned long caller)
1554 {
1555         int size = obj_size(cachep);
1556
1557         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1558
1559         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1560                 return;
1561
1562         *addr++ = 0x12345678;
1563         *addr++ = caller;
1564         *addr++ = smp_processor_id();
1565         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1566         {
1567                 unsigned long *sptr = &caller;
1568                 unsigned long svalue;
1569
1570                 while (!kstack_end(sptr)) {
1571                         svalue = *sptr++;
1572                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1573                                 *addr++ = svalue;
1574                                 size -= sizeof(unsigned long);
1575                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1576                                         break;
1577                         }
1578                 }
1579
1580         }
1581         *addr++ = 0x87654321;
1582 }
1583 #endif
1584
1585 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1586 {
1587         int size = obj_size(cachep);
1588         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1589
1590         memset(addr, val, size);
1591         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1592 }
1593
1594 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1595 {
1596         int i;
1597         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1598         for (i = 0; i < limit; i++)
1599                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1600         printk("\n");
1601 }
1602 #endif
1603
1604 #if DEBUG
1605
1606 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1607 {
1608         int i, size;
1609         char *realobj;
1610
1611         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1612                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1613                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1614                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1615         }
1616
1617         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1618                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1619                         *dbg_userword(cachep, objp));
1620                 print_symbol("(%s)",
1621                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1622                 printk("\n");
1623         }
1624         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1625         size = obj_size(cachep);
1626         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1627                 int limit;
1628                 limit = 16;
1629                 if (i + limit > size)
1630                         limit = size - i;
1631                 dump_line(realobj, i, limit);
1632         }
1633 }
1634
1635 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1636 {
1637         char *realobj;
1638         int size, i;
1639         int lines = 0;
1640
1641         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1642         size = obj_size(cachep);
1643
1644         for (i = 0; i < size; i++) {
1645                 char exp = POISON_FREE;
1646                 if (i == size - 1)
1647                         exp = POISON_END;
1648                 if (realobj[i] != exp) {
1649                         int limit;
1650                         /* Mismatch ! */
1651                         /* Print header */
1652                         if (lines == 0) {
1653                                 printk(KERN_ERR
1654                                         "Slab corruption: start=%p, len=%d\n",
1655                                         realobj, size);
1656                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1657                         }
1658                         /* Hexdump the affected line */
1659                         i = (i / 16) * 16;
1660                         limit = 16;
1661                         if (i + limit > size)
1662                                 limit = size - i;
1663                         dump_line(realobj, i, limit);
1664                         i += 16;
1665                         lines++;
1666                         /* Limit to 5 lines */
1667                         if (lines > 5)
1668                                 break;
1669                 }
1670         }
1671         if (lines != 0) {
1672                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1673                  * exist:
1674                  */
1675                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1676                 unsigned int objnr;
1677
1678                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1679                 if (objnr) {
1680                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1681                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1682                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1683                                realobj, size);
1684                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1685                 }
1686                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1687                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1688                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1689                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1690                                realobj, size);
1691                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1692                 }
1693         }
1694 }
1695 #endif
1696
1697 #if DEBUG
1698 /**
1699  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1700  * @cachep: cache pointer being destroyed
1701  * @slabp: slab pointer being destroyed
1702  *
1703  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1704  * destroyed.
1705  */
1706 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1707 {
1708         int i;
1709         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1710                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1711
1712                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1713 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1714                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1715                                         OFF_SLAB(cachep))
1716                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1717                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1718                         else
1719                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1720 #else
1721                         check_poison_obj(cachep, objp);
1722 #endif
1723                 }
1724                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1725                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1726                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1727                                            "was overwritten");
1728                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1729                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1730                                            "was overwritten");
1731                 }
1732                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1733                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1734         }
1735 }
1736 #else
1737 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1738 {
1739         if (cachep->dtor) {
1740                 int i;
1741                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1742                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1743                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1744                 }
1745         }
1746 }
1747 #endif
1748
1749 /**
1750  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1751  * @cachep: cache pointer being destroyed
1752  * @slabp: slab pointer being destroyed
1753  *
1754  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1755  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1756  * cache-lock is not held/needed.
1757  */
1758 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1759 {
1760         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1761
1762         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1763         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1764                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1765
1766                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1767                 slab_rcu->cachep = cachep;
1768                 slab_rcu->addr = addr;
1769                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1770         } else {
1771                 kmem_freepages(cachep, addr);
1772                 if (OFF_SLAB(cachep))
1773                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1774         }
1775 }
1776
1777 /*
1778  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1779  * size of kmem_list3.
1780  */
1781 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1782 {
1783         int node;
1784
1785         for_each_online_node(node) {
1786                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1787                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1788                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1789                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1790         }
1791 }
1792
1793 /**
1794  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1795  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1796  * @size: size of objects to be created in this cache.
1797  * @align: required alignment for the objects.
1798  * @flags: slab allocation flags
1799  *
1800  * Also calculates the number of objects per slab.
1801  *
1802  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1803  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1804  * towards high-order requests, this should be changed.
1805  */
1806 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1807                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1808 {
1809         unsigned long offslab_limit;
1810         size_t left_over = 0;
1811         int gfporder;
1812
1813         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
1814                 unsigned int num;
1815                 size_t remainder;
1816
1817                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1818                 if (!num)
1819                         continue;
1820
1821                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1822                         /*
1823                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1824                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
1825                          * looping condition in cache_grow().
1826                          */
1827                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
1828                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
1829
1830                         if (num > offslab_limit)
1831                                 break;
1832                 }
1833
1834                 /* Found something acceptable - save it away */
1835                 cachep->num = num;
1836                 cachep->gfporder = gfporder;
1837                 left_over = remainder;
1838
1839                 /*
1840                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1841                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1842                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1843                  */
1844                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1845                         break;
1846
1847                 /*
1848                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1849                  * currently bad for the gfp()s.
1850                  */
1851                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
1852                         break;
1853
1854                 /*
1855                  * Acceptable internal fragmentation?
1856                  */
1857                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1858                         break;
1859         }
1860         return left_over;
1861 }
1862
1863 static void setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
1864 {
1865         if (g_cpucache_up == FULL) {
1866                 enable_cpucache(cachep);
1867                 return;
1868         }
1869         if (g_cpucache_up == NONE) {
1870                 /*
1871                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
1872                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
1873                  * further caches will BUG().
1874                  */
1875                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
1876
1877                 /*
1878                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
1879                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
1880                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
1881                  */
1882                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
1883                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
1884                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1885                 else
1886                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
1887         } else {
1888                 cachep->array[smp_processor_id()] =
1889                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1890
1891                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
1892                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
1893                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1894                 } else {
1895                         int node;
1896                         for_each_online_node(node) {
1897                                 cachep->nodelists[node] =
1898                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
1899                                                 GFP_KERNEL, node);
1900                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
1901                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
1902                         }
1903                 }
1904         }
1905         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
1906                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1907                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1908
1909         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1910         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1911         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1912         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1913         cachep->batchcount = 1;
1914         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1915 }
1916
1917 /**
1918  * kmem_cache_create - Create a cache.
1919  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
1920  * @size: The size of objects to be created in this cache.
1921  * @align: The required alignment for the objects.
1922  * @flags: SLAB flags
1923  * @ctor: A constructor for the objects.
1924  * @dtor: A destructor for the objects.
1925  *
1926  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1927  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1928  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
1929  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
1930  *
1931  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
1932  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
1933  *
1934  * The flags are
1935  *
1936  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1937  * to catch references to uninitialised memory.
1938  *
1939  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1940  * for buffer overruns.
1941  *
1942  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1943  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1944  * as davem.
1945  */
1946 struct kmem_cache *
1947 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
1948         unsigned long flags,
1949         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
1950         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
1951 {
1952         size_t left_over, slab_size, ralign;
1953         struct kmem_cache *cachep = NULL;
1954         struct list_head *p;
1955
1956         /*
1957          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
1958          */
1959         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
1960             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
1961                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
1962                                 name);
1963                 BUG();
1964         }
1965
1966         /*
1967          * Prevent CPUs from coming and going.
1968          * lock_cpu_hotplug() nests outside cache_chain_mutex
1969          */
1970         lock_cpu_hotplug();
1971
1972         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1973
1974         list_for_each(p, &cache_chain) {
1975                 struct kmem_cache *pc = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
1976                 mm_segment_t old_fs = get_fs();
1977                 char tmp;
1978                 int res;
1979
1980                 /*
1981                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
1982                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
1983                  * area of the module.  Print a warning.
1984                  */
1985                 set_fs(KERNEL_DS);
1986                 res = __get_user(tmp, pc->name);
1987                 set_fs(old_fs);
1988                 if (res) {
1989                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
1990                                pc->buffer_size);
1991                         continue;
1992                 }
1993
1994                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
1995                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
1996                         dump_stack();
1997                         goto oops;
1998                 }
1999         }
2000
2001 #if DEBUG
2002         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2003         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2004                 /* No constructor, but inital state check requested */
2005                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2006                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2007                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2008         }
2009 #if FORCED_DEBUG
2010         /*
2011          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2012          * large objects, if the increased size would increase the object size
2013          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2014          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2015          */
2016         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2017                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2018         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2019                 flags |= SLAB_POISON;
2020 #endif
2021         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2022                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2023 #endif
2024         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2025                 BUG_ON(dtor);
2026
2027         /*
2028          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2029          * isn't available.
2030          */
2031         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2032
2033         /*
2034          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2035          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2036          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2037          */
2038         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2039                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2040                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2041         }
2042
2043         /* calculate the final buffer alignment: */
2044
2045         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2046         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2047                 /*
2048                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2049                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2050                  * one cacheline.
2051                  */
2052                 ralign = cache_line_size();
2053                 while (size <= ralign / 2)
2054                         ralign /= 2;
2055         } else {
2056                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2057         }
2058         /* 2) arch mandated alignment: disables debug if necessary */
2059         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2060                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2061                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2062                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2063         }
2064         /* 3) caller mandated alignment: disables debug if necessary */
2065         if (ralign < align) {
2066                 ralign = align;
2067                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2068                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2069         }
2070         /*
2071          * 4) Store it. Note that the debug code below can reduce
2072          *    the alignment to BYTES_PER_WORD.
2073          */
2074         align = ralign;
2075
2076         /* Get cache's description obj. */
2077         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, SLAB_KERNEL);
2078         if (!cachep)
2079                 goto oops;
2080
2081 #if DEBUG
2082         cachep->obj_size = size;
2083
2084         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2085                 /* redzoning only works with word aligned caches */
2086                 align = BYTES_PER_WORD;
2087
2088                 /* add space for red zone words */
2089                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2090                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2091         }
2092         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2093                 /* user store requires word alignment and
2094                  * one word storage behind the end of the real
2095                  * object.
2096                  */
2097                 align = BYTES_PER_WORD;
2098                 size += BYTES_PER_WORD;
2099         }
2100 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2101         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2102             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2103                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2104                 size = PAGE_SIZE;
2105         }
2106 #endif
2107 #endif
2108
2109         /* Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab. */
2110         if (size >= (PAGE_SIZE >> 3))
2111                 /*
2112                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2113                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2114                  */
2115                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2116
2117         size = ALIGN(size, align);
2118
2119         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2120
2121         if (!cachep->num) {
2122                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2123                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2124                 cachep = NULL;
2125                 goto oops;
2126         }
2127         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2128                           + sizeof(struct slab), align);
2129
2130         /*
2131          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2132          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2133          */
2134         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2135                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2136                 left_over -= slab_size;
2137         }
2138
2139         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2140                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2141                 slab_size =
2142                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2143         }
2144
2145         cachep->colour_off = cache_line_size();
2146         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2147         if (cachep->colour_off < align)
2148                 cachep->colour_off = align;
2149         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2150         cachep->slab_size = slab_size;
2151         cachep->flags = flags;
2152         cachep->gfpflags = 0;
2153         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2154                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2155         cachep->buffer_size = size;
2156
2157         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB)
2158                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2159         cachep->ctor = ctor;
2160         cachep->dtor = dtor;
2161         cachep->name = name;
2162
2163
2164         setup_cpu_cache(cachep);
2165
2166         /* cache setup completed, link it into the list */
2167         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2168 oops:
2169         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2170                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2171                       name);
2172         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2173         unlock_cpu_hotplug();
2174         return cachep;
2175 }
2176 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2177
2178 #if DEBUG
2179 static void check_irq_off(void)
2180 {
2181         BUG_ON(!irqs_disabled());
2182 }
2183
2184 static void check_irq_on(void)
2185 {
2186         BUG_ON(irqs_disabled());
2187 }
2188
2189 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2190 {
2191 #ifdef CONFIG_SMP
2192         check_irq_off();
2193         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2194 #endif
2195 }
2196
2197 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2198 {
2199 #ifdef CONFIG_SMP
2200         check_irq_off();
2201         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2202 #endif
2203 }
2204
2205 #else
2206 #define check_irq_off() do { } while(0)
2207 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2208 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2209 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2210 #endif
2211
2212 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2213                         struct array_cache *ac,
2214                         int force, int node);
2215
2216 static void do_drain(void *arg)
2217 {
2218         struct kmem_cache *cachep = arg;
2219         struct array_cache *ac;
2220         int node = numa_node_id();
2221
2222         check_irq_off();
2223         ac = cpu_cache_get(cachep);
2224         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2225         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2226         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2227         ac->avail = 0;
2228 }
2229
2230 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2231 {
2232         struct kmem_list3 *l3;
2233         int node;
2234
2235         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2236         check_irq_on();
2237         for_each_online_node(node) {
2238                 l3 = cachep->nodelists[node];
2239                 if (l3 && l3->alien)
2240                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2241         }
2242
2243         for_each_online_node(node) {
2244                 l3 = cachep->nodelists[node];
2245                 if (l3)
2246                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2247         }
2248 }
2249
2250 static int __node_shrink(struct kmem_cache *cachep, int node)
2251 {
2252         struct slab *slabp;
2253         struct kmem_list3 *l3 = cachep->nodelists[node];
2254         int ret;
2255
2256         for (;;) {
2257                 struct list_head *p;
2258
2259                 p = l3->slabs_free.prev;
2260                 if (p == &l3->slabs_free)
2261                         break;
2262
2263                 slabp = list_entry(l3->slabs_free.prev, struct slab, list);
2264 #if DEBUG
2265                 BUG_ON(slabp->inuse);
2266 #endif
2267                 list_del(&slabp->list);
2268
2269                 l3->free_objects -= cachep->num;
2270                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2271                 slab_destroy(cachep, slabp);
2272                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2273         }
2274         ret = !list_empty(&l3->slabs_full) || !list_empty(&l3->slabs_partial);
2275         return ret;
2276 }
2277
2278 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2279 {
2280         int ret = 0, i = 0;
2281         struct kmem_list3 *l3;
2282
2283         drain_cpu_caches(cachep);
2284
2285         check_irq_on();
2286         for_each_online_node(i) {
2287                 l3 = cachep->nodelists[i];
2288                 if (l3) {
2289                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2290                         ret += __node_shrink(cachep, i);
2291                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2292                 }
2293         }
2294         return (ret ? 1 : 0);
2295 }
2296
2297 /**
2298  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2299  * @cachep: The cache to shrink.
2300  *
2301  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2302  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2303  */
2304 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2305 {
2306         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2307
2308         return __cache_shrink(cachep);
2309 }
2310 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2311
2312 /**
2313  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2314  * @cachep: the cache to destroy
2315  *
2316  * Remove a struct kmem_cache object from the slab cache.
2317  * Returns 0 on success.
2318  *
2319  * It is expected this function will be called by a module when it is
2320  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2321  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2322  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2323  *
2324  * The cache must be empty before calling this function.
2325  *
2326  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2327  * during the kmem_cache_destroy().
2328  */
2329 int kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2330 {
2331         int i;
2332         struct kmem_list3 *l3;
2333
2334         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2335
2336         /* Don't let CPUs to come and go */
2337         lock_cpu_hotplug();
2338
2339         /* Find the cache in the chain of caches. */
2340         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2341         /*
2342          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2343          */
2344         list_del(&cachep->next);
2345         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2346
2347         if (__cache_shrink(cachep)) {
2348                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2349                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2350                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2351                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2352                 unlock_cpu_hotplug();
2353                 return 1;
2354         }
2355
2356         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2357                 synchronize_rcu();
2358
2359         for_each_online_cpu(i)
2360             kfree(cachep->array[i]);
2361
2362         /* NUMA: free the list3 structures */
2363         for_each_online_node(i) {
2364                 l3 = cachep->nodelists[i];
2365                 if (l3) {
2366                         kfree(l3->shared);
2367                         free_alien_cache(l3->alien);
2368                         kfree(l3);
2369                 }
2370         }
2371         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2372         unlock_cpu_hotplug();
2373         return 0;
2374 }
2375 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2376
2377 /* Get the memory for a slab management obj. */
2378 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2379                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2380                                    int nodeid)
2381 {
2382         struct slab *slabp;
2383
2384         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2385                 /* Slab management obj is off-slab. */
2386                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2387                                               local_flags, nodeid);
2388                 if (!slabp)
2389                         return NULL;
2390         } else {
2391                 slabp = objp + colour_off;
2392                 colour_off += cachep->slab_size;
2393         }
2394         slabp->inuse = 0;
2395         slabp->colouroff = colour_off;
2396         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2397         slabp->nodeid = nodeid;
2398         return slabp;
2399 }
2400
2401 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2402 {
2403         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2404 }
2405
2406 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2407                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2408 {
2409         int i;
2410
2411         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2412                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2413 #if DEBUG
2414                 /* need to poison the objs? */
2415                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2416                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2417                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2418                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2419
2420                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2421                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2422                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2423                 }
2424                 /*
2425                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2426                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2427                  * They must also be threaded.
2428                  */
2429                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2430                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2431                                      ctor_flags);
2432
2433                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2434                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2435                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2436                                            " end of an object");
2437                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2438                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2439                                            " start of an object");
2440                 }
2441                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2442                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2443                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2444                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2445 #else
2446                 if (cachep->ctor)
2447                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2448 #endif
2449                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2450         }
2451         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2452         slabp->free = 0;
2453 }
2454
2455 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2456 {
2457         if (flags & SLAB_DMA)
2458                 BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2459         else
2460                 BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2461 }
2462
2463 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2464                                 int nodeid)
2465 {
2466         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2467         kmem_bufctl_t next;
2468
2469         slabp->inuse++;
2470         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2471 #if DEBUG
2472         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2473         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2474 #endif
2475         slabp->free = next;
2476
2477         return objp;
2478 }
2479
2480 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2481                                 void *objp, int nodeid)
2482 {
2483         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2484
2485 #if DEBUG
2486         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2487         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2488
2489         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2490                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2491                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2492                 BUG();
2493         }
2494 #endif
2495         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2496         slabp->free = objnr;
2497         slabp->inuse--;
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2502  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2503  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2504  */
2505 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2506                            void *addr)
2507 {
2508         int nr_pages;
2509         struct page *page;
2510
2511         page = virt_to_page(addr);
2512
2513         nr_pages = 1;
2514         if (likely(!PageCompound(page)))
2515                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2516
2517         do {
2518                 page_set_cache(page, cache);
2519                 page_set_slab(page, slab);
2520                 page++;
2521         } while (--nr_pages);
2522 }
2523
2524 /*
2525  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2526  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2527  */
2528 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
2529 {
2530         struct slab *slabp;
2531         void *objp;
2532         size_t offset;
2533         gfp_t local_flags;
2534         unsigned long ctor_flags;
2535         struct kmem_list3 *l3;
2536
2537         /*
2538          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2539          * critical path in kmem_cache_alloc().
2540          */
2541         BUG_ON(flags & ~(SLAB_DMA | SLAB_LEVEL_MASK | SLAB_NO_GROW));
2542         if (flags & SLAB_NO_GROW)
2543                 return 0;
2544
2545         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2546         local_flags = (flags & SLAB_LEVEL_MASK);
2547         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2548                 /*
2549                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2550                  * this - it might need to know...
2551                  */
2552                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2553
2554         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2555         check_irq_off();
2556         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2557         spin_lock(&l3->list_lock);
2558
2559         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2560         offset = l3->colour_next;
2561         l3->colour_next++;
2562         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2563                 l3->colour_next = 0;
2564         spin_unlock(&l3->list_lock);
2565
2566         offset *= cachep->colour_off;
2567
2568         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2569                 local_irq_enable();
2570
2571         /*
2572          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2573          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2574          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2575          * will eventually be caught here (where it matters).
2576          */
2577         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2578
2579         /*
2580          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2581          * 'nodeid'.
2582          */
2583         objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2584         if (!objp)
2585                 goto failed;
2586
2587         /* Get slab management. */
2588         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset, local_flags, nodeid);
2589         if (!slabp)
2590                 goto opps1;
2591
2592         slabp->nodeid = nodeid;
2593         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2594
2595         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2596
2597         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2598                 local_irq_disable();
2599         check_irq_off();
2600         spin_lock(&l3->list_lock);
2601
2602         /* Make slab active. */
2603         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2604         STATS_INC_GROWN(cachep);
2605         l3->free_objects += cachep->num;
2606         spin_unlock(&l3->list_lock);
2607         return 1;
2608 opps1:
2609         kmem_freepages(cachep, objp);
2610 failed:
2611         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2612                 local_irq_disable();
2613         return 0;
2614 }
2615
2616 #if DEBUG
2617
2618 /*
2619  * Perform extra freeing checks:
2620  * - detect bad pointers.
2621  * - POISON/RED_ZONE checking
2622  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2623  */
2624 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2625 {
2626         struct page *page;
2627
2628         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2629                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2630                        (unsigned long)objp);
2631                 BUG();
2632         }
2633         page = virt_to_page(objp);
2634         if (!PageSlab(page)) {
2635                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: bad ptr %lxh.\n",
2636                        (unsigned long)objp);
2637                 BUG();
2638         }
2639 }
2640
2641 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2642                                    void *caller)
2643 {
2644         struct page *page;
2645         unsigned int objnr;
2646         struct slab *slabp;
2647
2648         objp -= obj_offset(cachep);
2649         kfree_debugcheck(objp);
2650         page = virt_to_page(objp);
2651
2652         if (page_get_cache(page) != cachep) {
2653                 printk(KERN_ERR "mismatch in kmem_cache_free: expected "
2654                                 "cache %p, got %p\n",
2655                        page_get_cache(page), cachep);
2656                 printk(KERN_ERR "%p is %s.\n", cachep, cachep->name);
2657                 printk(KERN_ERR "%p is %s.\n", page_get_cache(page),
2658                        page_get_cache(page)->name);
2659                 WARN_ON(1);
2660         }
2661         slabp = page_get_slab(page);
2662
2663         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2664                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_ACTIVE ||
2665                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_ACTIVE) {
2666                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2667                                                 " object was overwritten");
2668                         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, "
2669                                         "redzone 2:0x%lx.\n",
2670                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2671                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2672                 }
2673                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2674                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2675         }
2676         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2677                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2678
2679         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2680
2681         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2682         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2683
2684         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2685                 /*
2686                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2687                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2688                  * the cache-lock held.
2689                  */
2690                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2691                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2692         }
2693         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2694                 /* we want to cache poison the object,
2695                  * call the destruction callback
2696                  */
2697                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2698         }
2699 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2700         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2701 #endif
2702         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2703 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2704                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2705                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2706                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2707                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2708                 } else {
2709                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2710                 }
2711 #else
2712                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2713 #endif
2714         }
2715         return objp;
2716 }
2717
2718 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2719 {
2720         kmem_bufctl_t i;
2721         int entries = 0;
2722
2723         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2724         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2725                 entries++;
2726                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2727                         goto bad;
2728         }
2729         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2730 bad:
2731                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2732                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2733                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2734                 for (i = 0;
2735                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2736                      i++) {
2737                         if (i % 16 == 0)
2738                                 printk("\n%03x:", i);
2739                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2740                 }
2741                 printk("\n");
2742                 BUG();
2743         }
2744 }
2745 #else
2746 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2747 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2748 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2749 #endif
2750
2751 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2752 {
2753         int batchcount;
2754         struct kmem_list3 *l3;
2755         struct array_cache *ac;
2756
2757         check_irq_off();
2758         ac = cpu_cache_get(cachep);
2759 retry:
2760         batchcount = ac->batchcount;
2761         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2762                 /*
2763                  * If there was little recent activity on this cache, then
2764                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2765                  * refill bouncing.
2766                  */
2767                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2768         }
2769         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
2770
2771         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2772         spin_lock(&l3->list_lock);
2773
2774         /* See if we can refill from the shared array */
2775         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2776                 goto alloc_done;
2777
2778         while (batchcount > 0) {
2779                 struct list_head *entry;
2780                 struct slab *slabp;
2781                 /* Get slab alloc is to come from. */
2782                 entry = l3->slabs_partial.next;
2783                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2784                         l3->free_touched = 1;
2785                         entry = l3->slabs_free.next;
2786                         if (entry == &l3->slabs_free)
2787                                 goto must_grow;
2788                 }
2789
2790                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2791                 check_slabp(cachep, slabp);
2792                 check_spinlock_acquired(cachep);
2793                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2794                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2795                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2796                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2797
2798                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2799                                                             numa_node_id());
2800                 }
2801                 check_slabp(cachep, slabp);
2802
2803                 /* move slabp to correct slabp list: */
2804                 list_del(&slabp->list);
2805                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2806                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2807                 else
2808                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2809         }
2810
2811 must_grow:
2812         l3->free_objects -= ac->avail;
2813 alloc_done:
2814         spin_unlock(&l3->list_lock);
2815
2816         if (unlikely(!ac->avail)) {
2817                 int x;
2818                 x = cache_grow(cachep, flags, numa_node_id());
2819
2820                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2821                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2822                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
2823                         return NULL;
2824
2825                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
2826                         goto retry;
2827         }
2828         ac->touched = 1;
2829         return ac->entry[--ac->avail];
2830 }
2831
2832 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2833                                                 gfp_t flags)
2834 {
2835         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
2836 #if DEBUG
2837         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2838 #endif
2839 }
2840
2841 #if DEBUG
2842 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2843                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
2844 {
2845         if (!objp)
2846                 return objp;
2847         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2848 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2849                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
2850                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2851                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
2852                 else
2853                         check_poison_obj(cachep, objp);
2854 #else
2855                 check_poison_obj(cachep, objp);
2856 #endif
2857                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2858         }
2859         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2860                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2861
2862         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2863                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2864                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2865                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2866                                                 " object was overwritten");
2867                         printk(KERN_ERR
2868                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
2869                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2870                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
2871                 }
2872                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2873                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2874         }
2875 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2876         {
2877                 struct slab *slabp;
2878                 unsigned objnr;
2879
2880                 slabp = page_get_slab(virt_to_page(objp));
2881                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
2882                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
2883         }
2884 #endif
2885         objp += obj_offset(cachep);
2886         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
2887                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2888
2889                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
2890                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2891
2892                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2893         }
2894         return objp;
2895 }
2896 #else
2897 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
2898 #endif
2899
2900 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2901 {
2902         void *objp;
2903         struct array_cache *ac;
2904
2905 #ifdef CONFIG_NUMA
2906         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
2907                 objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
2908                 if (objp != NULL)
2909                         return objp;
2910         }
2911 #endif
2912
2913         check_irq_off();
2914         ac = cpu_cache_get(cachep);
2915         if (likely(ac->avail)) {
2916                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2917                 ac->touched = 1;
2918                 objp = ac->entry[--ac->avail];
2919         } else {
2920                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
2921                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
2922         }
2923         return objp;
2924 }
2925
2926 static __always_inline void *__cache_alloc(struct kmem_cache *cachep,
2927                                                 gfp_t flags, void *caller)
2928 {
2929         unsigned long save_flags;
2930         void *objp;
2931
2932         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
2933
2934         local_irq_save(save_flags);
2935         objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
2936         local_irq_restore(save_flags);
2937         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp,
2938                                             caller);
2939         prefetchw(objp);
2940         return objp;
2941 }
2942
2943 #ifdef CONFIG_NUMA
2944 /*
2945  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
2946  *
2947  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
2948  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
2949  */
2950 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2951 {
2952         int nid_alloc, nid_here;
2953
2954         if (in_interrupt())
2955                 return NULL;
2956         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
2957         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
2958                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
2959         else if (current->mempolicy)
2960                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
2961         if (nid_alloc != nid_here)
2962                 return __cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
2963         return NULL;
2964 }
2965
2966 /*
2967  * A interface to enable slab creation on nodeid
2968  */
2969 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2970                                 int nodeid)
2971 {
2972         struct list_head *entry;
2973         struct slab *slabp;
2974         struct kmem_list3 *l3;
2975         void *obj;
2976         int x;
2977
2978         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2979         BUG_ON(!l3);
2980
2981 retry:
2982         check_irq_off();
2983         spin_lock(&l3->list_lock);
2984         entry = l3->slabs_partial.next;
2985         if (entry == &l3->slabs_partial) {
2986                 l3->free_touched = 1;
2987                 entry = l3->slabs_free.next;
2988                 if (entry == &l3->slabs_free)
2989                         goto must_grow;
2990         }
2991
2992         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2993         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
2994         check_slabp(cachep, slabp);
2995
2996         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
2997         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2998         STATS_SET_HIGH(cachep);
2999
3000         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3001
3002         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3003         check_slabp(cachep, slabp);
3004         l3->free_objects--;
3005         /* move slabp to correct slabp list: */
3006         list_del(&slabp->list);
3007
3008         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3009                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3010         else
3011                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3012
3013         spin_unlock(&l3->list_lock);
3014         goto done;
3015
3016 must_grow:
3017         spin_unlock(&l3->list_lock);
3018         x = cache_grow(cachep, flags, nodeid);
3019
3020         if (!x)
3021                 return NULL;
3022
3023         goto retry;
3024 done:
3025         return obj;
3026 }
3027 #endif
3028
3029 /*
3030  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3031  */
3032 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3033                        int node)
3034 {
3035         int i;
3036         struct kmem_list3 *l3;
3037
3038         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3039                 void *objp = objpp[i];
3040                 struct slab *slabp;
3041
3042                 slabp = virt_to_slab(objp);
3043                 l3 = cachep->nodelists[node];
3044                 list_del(&slabp->list);
3045                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3046                 check_slabp(cachep, slabp);
3047                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3048                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3049                 l3->free_objects++;
3050                 check_slabp(cachep, slabp);
3051
3052                 /* fixup slab chains */
3053                 if (slabp->inuse == 0) {
3054                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3055                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3056                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3057                         } else {
3058                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3059                         }
3060                 } else {
3061                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3062                          * partial list on free - maximum time for the
3063                          * other objects to be freed, too.
3064                          */
3065                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3066                 }
3067         }
3068 }
3069
3070 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3071 {
3072         int batchcount;
3073         struct kmem_list3 *l3;
3074         int node = numa_node_id();
3075
3076         batchcount = ac->batchcount;
3077 #if DEBUG
3078         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3079 #endif
3080         check_irq_off();
3081         l3 = cachep->nodelists[node];
3082         spin_lock(&l3->list_lock);
3083         if (l3->shared) {
3084                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3085                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3086                 if (max) {
3087                         if (batchcount > max)
3088                                 batchcount = max;
3089                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3090                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3091                         shared_array->avail += batchcount;
3092                         goto free_done;
3093                 }
3094         }
3095
3096         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3097 free_done:
3098 #if STATS
3099         {
3100                 int i = 0;
3101                 struct list_head *p;
3102
3103                 p = l3->slabs_free.next;
3104                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3105                         struct slab *slabp;
3106
3107                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3108                         BUG_ON(slabp->inuse);
3109
3110                         i++;
3111                         p = p->next;
3112                 }
3113                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3114         }
3115 #endif
3116         spin_unlock(&l3->list_lock);
3117         ac->avail -= batchcount;
3118         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3119 }
3120
3121 /*
3122  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3123  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3124  */
3125 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3126 {
3127         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3128
3129         check_irq_off();
3130         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3131
3132         if (cache_free_alien(cachep, objp))
3133                 return;
3134
3135         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3136                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3137                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3138                 return;
3139         } else {
3140                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3141                 cache_flusharray(cachep, ac);
3142                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3143         }
3144 }
3145
3146 /**
3147  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3148  * @cachep: The cache to allocate from.
3149  * @flags: See kmalloc().
3150  *
3151  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3152  * if the cache has no available objects.
3153  */
3154 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3155 {
3156         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3157 }
3158 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3159
3160 /**
3161  * kmem_cache_alloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3162  * @cache: The cache to allocate from.
3163  * @flags: See kmalloc().
3164  *
3165  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3166  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3167  */
3168 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3169 {
3170         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3171         if (ret)
3172                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3173         return ret;
3174 }
3175 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3176
3177 /**
3178  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3179  *      be a slab entry.
3180  * @cachep: the cache we're checking against
3181  * @ptr: pointer to validate
3182  *
3183  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3184  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3185  * part of the slab cache in question, but it at least
3186  * validates that the pointer can be dereferenced and
3187  * looks half-way sane.
3188  *
3189  * Currently only used for dentry validation.
3190  */
3191 int fastcall kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, void *ptr)
3192 {
3193         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3194         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3195         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3196         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3197         struct page *page;
3198
3199         if (unlikely(addr < min_addr))
3200                 goto out;
3201         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3202                 goto out;
3203         if (unlikely(addr & align_mask))
3204                 goto out;
3205         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3206                 goto out;
3207         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3208                 goto out;
3209         page = virt_to_page(ptr);
3210         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3211                 goto out;
3212         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3213                 goto out;
3214         return 1;
3215 out:
3216         return 0;
3217 }
3218
3219 #ifdef CONFIG_NUMA
3220 /**
3221  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3222  * @cachep: The cache to allocate from.
3223  * @flags: See kmalloc().
3224  * @nodeid: node number of the target node.
3225  *
3226  * Identical to kmem_cache_alloc, except that this function is slow
3227  * and can sleep. And it will allocate memory on the given node, which
3228  * can improve the performance for cpu bound structures.
3229  * New and improved: it will now make sure that the object gets
3230  * put on the correct node list so that there is no false sharing.
3231  */
3232 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3233 {
3234         unsigned long save_flags;
3235         void *ptr;
3236
3237         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3238         local_irq_save(save_flags);
3239
3240         if (nodeid == -1 || nodeid == numa_node_id() ||
3241                         !cachep->nodelists[nodeid])
3242                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3243         else
3244                 ptr = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3245         local_irq_restore(save_flags);
3246
3247         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr,
3248                                            __builtin_return_address(0));
3249
3250         return ptr;
3251 }
3252 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3253
3254 void *kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3255 {
3256         struct kmem_cache *cachep;
3257
3258         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3259         if (unlikely(cachep == NULL))
3260                 return NULL;
3261         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3262 }
3263 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_node);
3264 #endif
3265
3266 /**
3267  * kmalloc - allocate memory
3268  * @size: how many bytes of memory are required.
3269  * @flags: the type of memory to allocate.
3270  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3271  *
3272  * kmalloc is the normal method of allocating memory
3273  * in the kernel.
3274  *
3275  * The @flags argument may be one of:
3276  *
3277  * %GFP_USER - Allocate memory on behalf of user.  May sleep.
3278  *
3279  * %GFP_KERNEL - Allocate normal kernel ram.  May sleep.
3280  *
3281  * %GFP_ATOMIC - Allocation will not sleep.  Use inside interrupt handlers.
3282  *
3283  * Additionally, the %GFP_DMA flag may be set to indicate the memory
3284  * must be suitable for DMA.  This can mean different things on different
3285  * platforms.  For example, on i386, it means that the memory must come
3286  * from the first 16MB.
3287  */
3288 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3289                                           void *caller)
3290 {
3291         struct kmem_cache *cachep;
3292
3293         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3294          * __ with kmem_.
3295          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3296          * functions.
3297          */
3298         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3299         if (unlikely(cachep == NULL))
3300                 return NULL;
3301         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3302 }
3303
3304
3305 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3306 {
3307 #ifndef CONFIG_DEBUG_SLAB
3308         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3309 #else
3310         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3311 #endif
3312 }
3313 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3314
3315 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3316 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3317 {
3318         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3319 }
3320 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3321 #endif
3322
3323 #ifdef CONFIG_SMP
3324 /**
3325  * __alloc_percpu - allocate one copy of the object for every present
3326  * cpu in the system, zeroing them.
3327  * Objects should be dereferenced using the per_cpu_ptr macro only.
3328  *
3329  * @size: how many bytes of memory are required.
3330  */
3331 void *__alloc_percpu(size_t size)
3332 {
3333         int i;
3334         struct percpu_data *pdata = kmalloc(sizeof(*pdata), GFP_KERNEL);
3335
3336         if (!pdata)
3337                 return NULL;
3338
3339         /*
3340          * Cannot use for_each_online_cpu since a cpu may come online
3341          * and we have no way of figuring out how to fix the array
3342          * that we have allocated then....
3343          */
3344         for_each_possible_cpu(i) {
3345                 int node = cpu_to_node(i);
3346
3347                 if (node_online(node))
3348                         pdata->ptrs[i] = kmalloc_node(size, GFP_KERNEL, node);
3349                 else
3350                         pdata->ptrs[i] = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
3351
3352                 if (!pdata->ptrs[i])
3353                         goto unwind_oom;
3354                 memset(pdata->ptrs[i], 0, size);
3355         }
3356
3357         /* Catch derefs w/o wrappers */
3358         return (void *)(~(unsigned long)pdata);
3359
3360 unwind_oom:
3361         while (--i >= 0) {
3362                 if (!cpu_possible(i))
3363                         continue;
3364                 kfree(pdata->ptrs[i]);
3365         }
3366         kfree(pdata);
3367         return NULL;
3368 }
3369 EXPORT_SYMBOL(__alloc_percpu);
3370 #endif
3371
3372 /**
3373  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3374  * @cachep: The cache the allocation was from.
3375  * @objp: The previously allocated object.
3376  *
3377  * Free an object which was previously allocated from this
3378  * cache.
3379  */
3380 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3381 {
3382         unsigned long flags;
3383
3384         local_irq_save(flags);
3385         __cache_free(cachep, objp);
3386         local_irq_restore(flags);
3387 }
3388 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3389
3390 /**
3391  * kfree - free previously allocated memory
3392  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3393  *
3394  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3395  *
3396  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3397  * or you will run into trouble.
3398  */
3399 void kfree(const void *objp)
3400 {
3401         struct kmem_cache *c;
3402         unsigned long flags;
3403
3404         if (unlikely(!objp))
3405                 return;
3406         local_irq_save(flags);
3407         kfree_debugcheck(objp);
3408         c = virt_to_cache(objp);
3409         mutex_debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3410         __cache_free(c, (void *)objp);
3411         local_irq_restore(flags);
3412 }
3413 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3414
3415 #ifdef CONFIG_SMP
3416 /**
3417  * free_percpu - free previously allocated percpu memory
3418  * @objp: pointer returned by alloc_percpu.
3419  *
3420  * Don't free memory not originally allocated by alloc_percpu()
3421  * The complemented objp is to check for that.
3422  */
3423 void free_percpu(const void *objp)
3424 {
3425         int i;
3426         struct percpu_data *p = (struct percpu_data *)(~(unsigned long)objp);
3427
3428         /*
3429          * We allocate for all cpus so we cannot use for online cpu here.
3430          */
3431         for_each_possible_cpu(i)
3432             kfree(p->ptrs[i]);
3433         kfree(p);
3434 }
3435 EXPORT_SYMBOL(free_percpu);
3436 #endif
3437
3438 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3439 {
3440         return obj_size(cachep);
3441 }
3442 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3443
3444 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3445 {
3446         return cachep->name;
3447 }
3448 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3449
3450 /*
3451  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3452  */
3453 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3454 {
3455         int node;
3456         struct kmem_list3 *l3;
3457         struct array_cache *new_shared;
3458         struct array_cache **new_alien;
3459
3460         for_each_online_node(node) {
3461
3462                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3463                 if (!new_alien)
3464                         goto fail;
3465
3466                 new_shared = alloc_arraycache(node,
3467                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3468                                         0xbaadf00d);
3469                 if (!new_shared) {
3470                         free_alien_cache(new_alien);
3471                         goto fail;
3472                 }
3473
3474                 l3 = cachep->nodelists[node];
3475                 if (l3) {
3476                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3477
3478                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3479
3480                         if (shared)
3481                                 free_block(cachep, shared->entry,
3482                                                 shared->avail, node);
3483
3484                         l3->shared = new_shared;
3485                         if (!l3->alien) {
3486                                 l3->alien = new_alien;
3487                                 new_alien = NULL;
3488                         }
3489                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3490                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3491                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3492                         kfree(shared);
3493                         free_alien_cache(new_alien);
3494                         continue;
3495                 }
3496                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3497                 if (!l3) {
3498                         free_alien_cache(new_alien);
3499                         kfree(new_shared);
3500                         goto fail;
3501                 }
3502
3503                 kmem_list3_init(l3);
3504                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3505                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3506                 l3->shared = new_shared;
3507                 l3->alien = new_alien;
3508                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3509                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3510                 cachep->nodelists[node] = l3;
3511         }
3512         return 0;
3513
3514 fail:
3515         if (!cachep->next.next) {
3516                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3517                 node--;
3518                 while (node >= 0) {
3519                         if (cachep->nodelists[node]) {
3520                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3521
3522                                 kfree(l3->shared);
3523                                 free_alien_cache(l3->alien);
3524                                 kfree(l3);
3525                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3526                         }
3527                         node--;
3528                 }
3529         }
3530         return -ENOMEM;
3531 }
3532
3533 struct ccupdate_struct {
3534         struct kmem_cache *cachep;
3535         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3536 };
3537
3538 static void do_ccupdate_local(void *info)
3539 {
3540         struct ccupdate_struct *new = info;
3541         struct array_cache *old;
3542
3543         check_irq_off();
3544         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3545
3546         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3547         new->new[smp_processor_id()] = old;
3548 }
3549
3550 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3551 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3552                                 int batchcount, int shared)
3553 {
3554         struct ccupdate_struct new;
3555         int i, err;
3556
3557         memset(&new.new, 0, sizeof(new.new));
3558         for_each_online_cpu(i) {
3559                 new.new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3560                                                 batchcount);
3561                 if (!new.new[i]) {
3562                         for (i--; i >= 0; i--)
3563                                 kfree(new.new[i]);
3564                         return -ENOMEM;
3565                 }
3566         }
3567         new.cachep = cachep;
3568
3569         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)&new, 1, 1);
3570
3571         check_irq_on();
3572         cachep->batchcount = batchcount;
3573         cachep->limit = limit;
3574         cachep->shared = shared;
3575
3576         for_each_online_cpu(i) {
3577                 struct array_cache *ccold = new.new[i];
3578                 if (!ccold)
3579                         continue;
3580                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3581                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3582                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3583                 kfree(ccold);
3584         }
3585
3586         err = alloc_kmemlist(cachep);
3587         if (err) {
3588                 printk(KERN_ERR "alloc_kmemlist failed for %s, error %d.\n",
3589                        cachep->name, -err);
3590                 BUG();
3591         }
3592         return 0;
3593 }
3594
3595 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3596 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3597 {
3598         int err;
3599         int limit, shared;
3600
3601         /*
3602          * The head array serves three purposes:
3603          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3604          * - reduce the number of spinlock operations.
3605          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3606          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3607          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3608          * Bonwick.
3609          */
3610         if (cachep->buffer_size > 131072)
3611                 limit = 1;
3612         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3613                 limit = 8;
3614         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3615                 limit = 24;
3616         else if (cachep->buffer_size > 256)
3617                 limit = 54;
3618         else
3619                 limit = 120;
3620
3621         /*
3622          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3623          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3624          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3625          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3626          * replaces Bonwick's magazine layer.
3627          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3628          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3629          */
3630         shared = 0;
3631 #ifdef CONFIG_SMP
3632         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE)
3633                 shared = 8;
3634 #endif
3635
3636 #if DEBUG
3637         /*
3638          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3639          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3640          */
3641         if (limit > 32)
3642                 limit = 32;
3643 #endif
3644         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
3645         if (err)
3646                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3647                        cachep->name, -err);
3648 }
3649
3650 /*
3651  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
3652  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
3653  * if drain_array() is used on the shared array.
3654  */
3655 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
3656                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3657 {
3658         int tofree;
3659
3660         if (!ac || !ac->avail)
3661                 return;
3662         if (ac->touched && !force) {
3663                 ac->touched = 0;
3664         } else {
3665                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3666                 if (ac->avail) {
3667                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
3668                         if (tofree > ac->avail)
3669                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
3670                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
3671                         ac->avail -= tofree;
3672                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
3673                                 sizeof(void *) * ac->avail);
3674                 }
3675                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3676         }
3677 }
3678
3679 /**
3680  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3681  * @unused: unused parameter
3682  *
3683  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3684  * Purpose:
3685  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3686  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3687  *
3688  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3689  * again on the next iteration.
3690  */
3691 static void cache_reap(void *unused)
3692 {
3693         struct list_head *walk;
3694         struct kmem_list3 *l3;
3695         int node = numa_node_id();
3696
3697         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex)) {
3698                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3699                 schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work),
3700                                       REAPTIMEOUT_CPUC);
3701                 return;
3702         }
3703
3704         list_for_each(walk, &cache_chain) {
3705                 struct kmem_cache *searchp;
3706                 struct list_head *p;
3707                 int tofree;
3708                 struct slab *slabp;
3709
3710                 searchp = list_entry(walk, struct kmem_cache, next);
3711                 check_irq_on();
3712
3713                 /*
3714                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
3715                  * have established with reasonable certainty that
3716                  * we can do some work if the lock was obtained.
3717                  */
3718                 l3 = searchp->nodelists[node];
3719
3720                 reap_alien(searchp, l3);
3721
3722                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
3723
3724                 /*
3725                  * These are racy checks but it does not matter
3726                  * if we skip one check or scan twice.
3727                  */
3728                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
3729                         goto next;
3730
3731                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
3732
3733                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
3734
3735                 if (l3->free_touched) {
3736                         l3->free_touched = 0;
3737                         goto next;
3738                 }
3739
3740                 tofree = (l3->free_limit + 5 * searchp->num - 1) /
3741                                 (5 * searchp->num);
3742                 do {
3743                         /*
3744                          * Do not lock if there are no free blocks.
3745                          */
3746                         if (list_empty(&l3->slabs_free))
3747                                 break;
3748
3749                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3750                         p = l3->slabs_free.next;
3751                         if (p == &(l3->slabs_free)) {
3752                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3753                                 break;
3754                         }
3755
3756                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3757                         BUG_ON(slabp->inuse);
3758                         list_del(&slabp->list);
3759                         STATS_INC_REAPED(searchp);
3760
3761                         /*
3762                          * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
3763                          * to the cache. searchp cannot disappear, we hold
3764                          * cache_chain_lock
3765                          */
3766                         l3->free_objects -= searchp->num;
3767                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3768                         slab_destroy(searchp, slabp);
3769                 } while (--tofree > 0);
3770 next:
3771                 cond_resched();
3772         }
3773         check_irq_on();
3774         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3775         next_reap_node();
3776         /* Set up the next iteration */
3777         schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work), REAPTIMEOUT_CPUC);
3778 }
3779
3780 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3781
3782 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
3783 {
3784         /*
3785          * Output format version, so at least we can change it
3786          * without _too_ many complaints.
3787          */
3788 #if STATS
3789         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
3790 #else
3791         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
3792 #endif
3793         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
3794                  "<objperslab> <pagesperslab>");
3795         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
3796         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
3797 #if STATS
3798         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
3799                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
3800         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
3801 #endif
3802         seq_putc(m, '\n');
3803 }
3804
3805 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3806 {
3807         loff_t n = *pos;
3808         struct list_head *p;
3809
3810         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3811         if (!n)
3812                 print_slabinfo_header(m);
3813         p = cache_chain.next;
3814         while (n--) {
3815                 p = p->next;
3816                 if (p == &cache_chain)
3817                         return NULL;
3818         }
3819         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
3820 }
3821
3822 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3823 {
3824         struct kmem_cache *cachep = p;
3825         ++*pos;
3826         return cachep->next.next == &cache_chain ?
3827                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
3828 }
3829
3830 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3831 {
3832         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3833 }
3834
3835 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3836 {
3837         struct kmem_cache *cachep = p;
3838         struct list_head *q;
3839         struct slab *slabp;
3840         unsigned long active_objs;
3841         unsigned long num_objs;
3842         unsigned long active_slabs = 0;
3843         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
3844         const char *name;
3845         char *error = NULL;
3846         int node;
3847         struct kmem_list3 *l3;
3848
3849         active_objs = 0;
3850         num_slabs = 0;
3851         for_each_online_node(node) {
3852                 l3 = cachep->nodelists[node];
3853                 if (!l3)
3854                         continue;
3855
3856                 check_irq_on();
3857                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3858
3859                 list_for_each(q, &l3->slabs_full) {
3860                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3861                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
3862                                 error = "slabs_full accounting error";
3863                         active_objs += cachep->num;
3864                         active_slabs++;
3865                 }
3866                 list_for_each(q, &l3->slabs_partial) {
3867                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3868                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
3869                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
3870                         if (!slabp->inuse && !error)
3871                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
3872                         active_objs += slabp->inuse;
3873                         active_slabs++;
3874                 }
3875                 list_for_each(q, &l3->slabs_free) {
3876                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3877                         if (slabp->inuse && !error)
3878                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
3879                         num_slabs++;
3880                 }
3881                 free_objects += l3->free_objects;
3882                 if (l3->shared)
3883                         shared_avail += l3->shared->avail;
3884
3885                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3886         }
3887         num_slabs += active_slabs;
3888         num_objs = num_slabs * cachep->num;
3889         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
3890                 error = "free_objects accounting error";
3891
3892         name = cachep->name;
3893         if (error)
3894                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
3895
3896         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
3897                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
3898                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
3899         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
3900                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
3901         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
3902                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
3903 #if STATS
3904         {                       /* list3 stats */
3905                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3906                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3907                 unsigned long grown = cachep->grown;
3908                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3909                 unsigned long errors = cachep->errors;
3910                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3911                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3912                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3913                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3914
3915                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
3916                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
3917                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3918                                 node_frees, overflows);
3919         }
3920         /* cpu stats */
3921         {
3922                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3923                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3924                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3925                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3926
3927                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3928                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3929         }
3930 #endif
3931         seq_putc(m, '\n');
3932         return 0;
3933 }
3934
3935 /*
3936  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
3937  *
3938  * Output layout:
3939  * cache-name
3940  * num-active-objs
3941  * total-objs
3942  * object size
3943  * num-active-slabs
3944  * total-slabs
3945  * num-pages-per-slab
3946  * + further values on SMP and with statistics enabled
3947  */
3948
3949 struct seq_operations slabinfo_op = {
3950         .start = s_start,
3951         .next = s_next,
3952         .stop = s_stop,
3953         .show = s_show,
3954 };
3955
3956 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3957 /**
3958  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3959  * @file: unused
3960  * @buffer: user buffer
3961  * @count: data length
3962  * @ppos: unused
3963  */
3964 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
3965                        size_t count, loff_t *ppos)
3966 {
3967         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3968         int limit, batchcount, shared, res;
3969         struct list_head *p;
3970
3971         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3972                 return -EINVAL;
3973         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3974                 return -EFAULT;
3975         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3976
3977         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3978         if (!tmp)
3979                 return -EINVAL;
3980         *tmp = '\0';
3981         tmp++;
3982         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3983                 return -EINVAL;
3984
3985         /* Find the cache in the chain of caches. */
3986         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3987         res = -EINVAL;
3988         list_for_each(p, &cache_chain) {
3989                 struct kmem_cache *cachep;
3990
3991                 cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
3992                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3993                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3994                                         batchcount > limit || shared < 0) {
3995                                 res = 0;
3996                         } else {
3997                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3998                                                        batchcount, shared);
3999                         }
4000                         break;
4001                 }
4002         }
4003         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4004         if (res >= 0)
4005                 res = count;
4006         return res;
4007 }
4008
4009 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4010
4011 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4012 {
4013         loff_t n = *pos;
4014         struct list_head *p;
4015
4016         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4017         p = cache_chain.next;
4018         while (n--) {
4019                 p = p->next;
4020                 if (p == &cache_chain)
4021                         return NULL;
4022         }
4023         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4024 }
4025
4026 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4027 {
4028         unsigned long *p;
4029         int l;
4030         if (!v)
4031                 return 1;
4032         l = n[1];
4033         p = n + 2;
4034         while (l) {
4035                 int i = l/2;
4036                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4037                 if (*q == v) {
4038                         q[1]++;
4039                         return 1;
4040                 }
4041                 if (*q > v) {
4042                         l = i;
4043                 } else {
4044                         p = q + 2;
4045                         l -= i + 1;
4046                 }
4047         }
4048         if (++n[1] == n[0])
4049                 return 0;
4050         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4051         p[0] = v;
4052         p[1] = 1;
4053         return 1;
4054 }
4055
4056 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4057 {
4058         void *p;
4059         int i;
4060         if (n[0] == n[1])
4061                 return;
4062         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4063                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4064                         continue;
4065                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4066                         return;
4067         }
4068 }
4069
4070 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4071 {
4072 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4073         char *modname;
4074         const char *name;
4075         unsigned long offset, size;
4076         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4077
4078         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4079
4080         if (name) {
4081                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4082                 if (modname)
4083                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4084                 return;
4085         }
4086 #endif
4087         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4088 }
4089
4090 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4091 {
4092         struct kmem_cache *cachep = p;
4093         struct list_head *q;
4094         struct slab *slabp;
4095         struct kmem_list3 *l3;
4096         const char *name;
4097         unsigned long *n = m->private;
4098         int node;
4099         int i;
4100
4101         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4102                 return 0;
4103         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4104                 return 0;
4105
4106         /* OK, we can do it */
4107
4108         n[1] = 0;
4109
4110         for_each_online_node(node) {
4111                 l3 = cachep->nodelists[node];
4112                 if (!l3)
4113                         continue;
4114
4115                 check_irq_on();
4116                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4117
4118                 list_for_each(q, &l3->slabs_full) {
4119                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
4120                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4121                 }
4122                 list_for_each(q, &l3->slabs_partial) {
4123                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
4124                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4125                 }
4126                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4127         }
4128         name = cachep->name;
4129         if (n[0] == n[1]) {
4130                 /* Increase the buffer size */
4131                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4132                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4133                 if (!m->private) {
4134                         /* Too bad, we are really out */
4135                         m->private = n;
4136                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4137                         return -ENOMEM;
4138                 }
4139                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4140                 kfree(n);
4141                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4142                 /* Now make sure this entry will be retried */
4143                 m->count = m->size;
4144                 return 0;
4145         }
4146         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4147                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4148                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4149                 seq_putc(m, '\n');
4150         }
4151         return 0;
4152 }
4153
4154 struct seq_operations slabstats_op = {
4155         .start = leaks_start,
4156         .next = s_next,
4157         .stop = s_stop,
4158         .show = leaks_show,
4159 };
4160 #endif
4161 #endif
4162
4163 /**
4164  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4165  * @objp: Pointer to the object
4166  *
4167  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4168  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4169  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4170  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4171  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4172  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4173  * must not be freed during the duration of the call.
4174  */
4175 unsigned int ksize(const void *objp)
4176 {
4177         if (unlikely(objp == NULL))
4178                 return 0;
4179
4180         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4181 }