Move remote node draining out of slab allocators
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
120  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
121  *
122  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
123  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
124  *
125  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
126  */
127
128 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
129 #define DEBUG           1
130 #define STATS           1
131 #define FORCED_DEBUG    1
132 #else
133 #define DEBUG           0
134 #define STATS           0
135 #define FORCED_DEBUG    0
136 #endif
137
138 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
139 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
140
141 #ifndef cache_line_size
142 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
143 #endif
144
145 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
146 /*
147  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
148  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
149  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
150  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
151  * alignment larger than the alignment of a 64-bit integer.
152  * ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that increasing this value may disable some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392
393         unsigned int flags;             /* constant flags */
394         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
395
396 /* 4) cache_grow/shrink */
397         /* order of pgs per slab (2^n) */
398         unsigned int gfporder;
399
400         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
401         gfp_t gfpflags;
402
403         size_t colour;                  /* cache colouring range */
404         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
405         struct kmem_cache *slabp_cache;
406         unsigned int slab_size;
407         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
408
409         /* constructor func */
410         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
411
412         /* de-constructor func */
413         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
414
415 /* 5) cache creation/removal */
416         const char *name;
417         struct list_head next;
418
419 /* 6) statistics */
420 #if STATS
421         unsigned long num_active;
422         unsigned long num_allocations;
423         unsigned long high_mark;
424         unsigned long grown;
425         unsigned long reaped;
426         unsigned long errors;
427         unsigned long max_freeable;
428         unsigned long node_allocs;
429         unsigned long node_frees;
430         unsigned long node_overflow;
431         atomic_t allochit;
432         atomic_t allocmiss;
433         atomic_t freehit;
434         atomic_t freemiss;
435 #endif
436 #if DEBUG
437         /*
438          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
439          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
440          * object size including these internal fields, the following two
441          * variables contain the offset to the user object and its size.
442          */
443         int obj_offset;
444         int obj_size;
445 #endif
446         /*
447          * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size
448          * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES
449          * (see kmem_cache_init())
450          * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache
451          * is statically defined, so we reserve the max number of nodes.
452          */
453         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
454         /*
455          * Do not add fields after nodelists[]
456          */
457 };
458
459 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
460 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
461
462 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
463 /*
464  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
465  * cpucache drain/refill cycles.
466  *
467  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
468  * which could lock up otherwise freeable slabs.
469  */
470 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
471 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
472
473 #if STATS
474 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
475 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
476 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
477 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
478 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
479 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
480         do {                                                            \
481                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
482                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
483         } while (0)
484 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
485 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
486 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
487 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
488 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
489         do {                                                            \
490                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
491                         (x)->max_freeable = i;                          \
492         } while (0)
493 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
494 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
495 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
496 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
497 #else
498 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
499 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
500 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
501 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
502 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
503 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
504 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
505 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
506 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
507 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
508 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
509 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
510 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
511 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
512 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
513 #endif
514
515 #if DEBUG
516
517 /*
518  * memory layout of objects:
519  * 0            : objp
520  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
521  *              the end of an object is aligned with the end of the real
522  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
523  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
524  *              redzone word.
525  * cachep->obj_offset: The real object.
526  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
527  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
528  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
529  */
530 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
531 {
532         return cachep->obj_offset;
533 }
534
535 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
536 {
537         return cachep->obj_size;
538 }
539
540 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
541 {
542         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
543         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
544                                       sizeof(unsigned long long));
545 }
546
547 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
548 {
549         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
550         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
551                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
552                                               sizeof(unsigned long long) -
553                                               BYTES_PER_WORD);
554         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
555                                        sizeof(unsigned long long));
556 }
557
558 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
559 {
560         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
561         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
562 }
563
564 #else
565
566 #define obj_offset(x)                   0
567 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
568 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
569 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
570 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
571
572 #endif
573
574 /*
575  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
576  * order.
577  */
578 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
579 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
580 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
581 #elif defined(CONFIG_MMU)
582 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
583 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
584 #else
585 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
586 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
587 #endif
588
589 /*
590  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
591  */
592 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
593 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
594 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
595
596 /*
597  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
598  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
599  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
600  */
601 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
602 {
603         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
604 }
605
606 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
607 {
608         page = compound_head(page);
609         BUG_ON(!PageSlab(page));
610         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
611 }
612
613 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
614 {
615         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
616 }
617
618 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
619 {
620         BUG_ON(!PageSlab(page));
621         return (struct slab *)page->lru.prev;
622 }
623
624 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
625 {
626         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
627         return page_get_cache(page);
628 }
629
630 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
631 {
632         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
633         return page_get_slab(page);
634 }
635
636 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
637                                  unsigned int idx)
638 {
639         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
640 }
641
642 /*
643  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
644  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
645  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
646  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
647  */
648 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
649                                         const struct slab *slab, void *obj)
650 {
651         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
652         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
653 }
654
655 /*
656  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
657  */
658 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
659 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
660 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
661         CACHE(ULONG_MAX)
662 #undef CACHE
663 };
664 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
665
666 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
667 struct cache_names {
668         char *name;
669         char *name_dma;
670 };
671
672 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
673 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
674 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
675         {NULL,}
676 #undef CACHE
677 };
678
679 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
680     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
681 static struct arraycache_init initarray_generic =
682     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
683
684 /* internal cache of cache description objs */
685 static struct kmem_cache cache_cache = {
686         .batchcount = 1,
687         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
688         .shared = 1,
689         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
690         .name = "kmem_cache",
691 };
692
693 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
694
695 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
696
697 /*
698  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
699  * for other slabs "off slab".
700  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
701  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
702  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
703  *
704  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
705  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
706  * then comes back up during hotplug
707  */
708 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
709 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
710
711 static inline void init_lock_keys(void)
712
713 {
714         int q;
715         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
716
717         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
718                 for_each_node(q) {
719                         struct array_cache **alc;
720                         int r;
721                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
722                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
723                                 continue;
724                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
725                         alc = l3->alien;
726                         /*
727                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
728                          * should go away when common slab code is taught to
729                          * work even without alien caches.
730                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
731                          * for alloc_alien_cache,
732                          */
733                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
734                                 continue;
735                         for_each_node(r) {
736                                 if (alc[r])
737                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
738                                              &on_slab_alc_key);
739                         }
740                 }
741                 s++;
742         }
743 }
744 #else
745 static inline void init_lock_keys(void)
746 {
747 }
748 #endif
749
750 /*
751  * 1. Guard access to the cache-chain.
752  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
753  */
754 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
755 static struct list_head cache_chain;
756
757 /*
758  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
759  * until the general caches are up.
760  */
761 static enum {
762         NONE,
763         PARTIAL_AC,
764         PARTIAL_L3,
765         FULL
766 } g_cpucache_up;
767
768 /*
769  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
770  */
771 int slab_is_available(void)
772 {
773         return g_cpucache_up == FULL;
774 }
775
776 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
777
778 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
779 {
780         return cachep->array[smp_processor_id()];
781 }
782
783 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
784                                                         gfp_t gfpflags)
785 {
786         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
787
788 #if DEBUG
789         /* This happens if someone tries to call
790          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
791          * the generic caches are initialized.
792          */
793         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
794 #endif
795         while (size > csizep->cs_size)
796                 csizep++;
797
798         /*
799          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
800          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
801          * for large kmalloc calls required.
802          */
803 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
804         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
805                 return csizep->cs_dmacachep;
806 #endif
807         return csizep->cs_cachep;
808 }
809
810 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
811 {
812         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
813 }
814
815 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
816 {
817         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
818 }
819
820 /*
821  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
822  */
823 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
824                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
825                            unsigned int *num)
826 {
827         int nr_objs;
828         size_t mgmt_size;
829         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
830
831         /*
832          * The slab management structure can be either off the slab or
833          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
834          * slab is used for:
835          *
836          * - The struct slab
837          * - One kmem_bufctl_t for each object
838          * - Padding to respect alignment of @align
839          * - @buffer_size bytes for each object
840          *
841          * If the slab management structure is off the slab, then the
842          * alignment will already be calculated into the size. Because
843          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
844          * correct alignment when allocated.
845          */
846         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
847                 mgmt_size = 0;
848                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
849
850                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
851                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
852         } else {
853                 /*
854                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
855                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
856                  * least @align. In the worst case, this result will
857                  * be one greater than the number of objects that fit
858                  * into the memory allocation when taking the padding
859                  * into account.
860                  */
861                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
862                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
863
864                 /*
865                  * This calculated number will be either the right
866                  * amount, or one greater than what we want.
867                  */
868                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
869                        > slab_size)
870                         nr_objs--;
871
872                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
873                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
874
875                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
876         }
877         *num = nr_objs;
878         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
879 }
880
881 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
882
883 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
884                         char *msg)
885 {
886         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
887                function, cachep->name, msg);
888         dump_stack();
889 }
890
891 /*
892  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
893  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
894  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
895  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
896  * line
897   */
898
899 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
900 static int __init noaliencache_setup(char *s)
901 {
902         use_alien_caches = 0;
903         return 1;
904 }
905 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
906
907 #ifdef CONFIG_NUMA
908 /*
909  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
910  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
911  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
912  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
913  */
914 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
915
916 static void init_reap_node(int cpu)
917 {
918         int node;
919
920         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
921         if (node == MAX_NUMNODES)
922                 node = first_node(node_online_map);
923
924         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
925 }
926
927 static void next_reap_node(void)
928 {
929         int node = __get_cpu_var(reap_node);
930
931         node = next_node(node, node_online_map);
932         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
933                 node = first_node(node_online_map);
934         __get_cpu_var(reap_node) = node;
935 }
936
937 #else
938 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
939 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
940 #endif
941
942 /*
943  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
944  * via the workqueue/eventd.
945  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
946  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
947  * lock.
948  */
949 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
950 {
951         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
952
953         /*
954          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
955          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
956          * at that time.
957          */
958         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
959                 init_reap_node(cpu);
960                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
961                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
962                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
963         }
964 }
965
966 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
967                                             int batchcount)
968 {
969         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
970         struct array_cache *nc = NULL;
971
972         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
973         if (nc) {
974                 nc->avail = 0;
975                 nc->limit = entries;
976                 nc->batchcount = batchcount;
977                 nc->touched = 0;
978                 spin_lock_init(&nc->lock);
979         }
980         return nc;
981 }
982
983 /*
984  * Transfer objects in one arraycache to another.
985  * Locking must be handled by the caller.
986  *
987  * Return the number of entries transferred.
988  */
989 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
990                 struct array_cache *from, unsigned int max)
991 {
992         /* Figure out how many entries to transfer */
993         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
994
995         if (!nr)
996                 return 0;
997
998         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
999                         sizeof(void *) *nr);
1000
1001         from->avail -= nr;
1002         to->avail += nr;
1003         to->touched = 1;
1004         return nr;
1005 }
1006
1007 #ifndef CONFIG_NUMA
1008
1009 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1010 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1011
1012 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1013 {
1014         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1015 }
1016
1017 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1018 {
1019 }
1020
1021 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1022 {
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1027                 gfp_t flags)
1028 {
1029         return NULL;
1030 }
1031
1032 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1033                  gfp_t flags, int nodeid)
1034 {
1035         return NULL;
1036 }
1037
1038 #else   /* CONFIG_NUMA */
1039
1040 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1041 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1042
1043 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1044 {
1045         struct array_cache **ac_ptr;
1046         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1047         int i;
1048
1049         if (limit > 1)
1050                 limit = 12;
1051         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1052         if (ac_ptr) {
1053                 for_each_node(i) {
1054                         if (i == node || !node_online(i)) {
1055                                 ac_ptr[i] = NULL;
1056                                 continue;
1057                         }
1058                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1059                         if (!ac_ptr[i]) {
1060                                 for (i--; i <= 0; i--)
1061                                         kfree(ac_ptr[i]);
1062                                 kfree(ac_ptr);
1063                                 return NULL;
1064                         }
1065                 }
1066         }
1067         return ac_ptr;
1068 }
1069
1070 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1071 {
1072         int i;
1073
1074         if (!ac_ptr)
1075                 return;
1076         for_each_node(i)
1077             kfree(ac_ptr[i]);
1078         kfree(ac_ptr);
1079 }
1080
1081 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1082                                 struct array_cache *ac, int node)
1083 {
1084         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1085
1086         if (ac->avail) {
1087                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1088                 /*
1089                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1090                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1091                  * into the free lists and getting them back later.
1092                  */
1093                 if (rl3->shared)
1094                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1095
1096                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1097                 ac->avail = 0;
1098                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1099         }
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1104  */
1105 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1106 {
1107         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1108
1109         if (l3->alien) {
1110                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1111
1112                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1113                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1114                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1115                 }
1116         }
1117 }
1118
1119 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1120                                 struct array_cache **alien)
1121 {
1122         int i = 0;
1123         struct array_cache *ac;
1124         unsigned long flags;
1125
1126         for_each_online_node(i) {
1127                 ac = alien[i];
1128                 if (ac) {
1129                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1130                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1131                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1132                 }
1133         }
1134 }
1135
1136 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1137 {
1138         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1139         int nodeid = slabp->nodeid;
1140         struct kmem_list3 *l3;
1141         struct array_cache *alien = NULL;
1142         int node;
1143
1144         node = numa_node_id();
1145
1146         /*
1147          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1148          * cache on this cpu.
1149          */
1150         if (likely(slabp->nodeid == node))
1151                 return 0;
1152
1153         l3 = cachep->nodelists[node];
1154         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1155         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1156                 alien = l3->alien[nodeid];
1157                 spin_lock(&alien->lock);
1158                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1159                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1160                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1161                 }
1162                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1163                 spin_unlock(&alien->lock);
1164         } else {
1165                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1166                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1167                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1168         }
1169         return 1;
1170 }
1171 #endif
1172
1173 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1174                                     unsigned long action, void *hcpu)
1175 {
1176         long cpu = (long)hcpu;
1177         struct kmem_cache *cachep;
1178         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1179         int node = cpu_to_node(cpu);
1180         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1181
1182         switch (action) {
1183         case CPU_LOCK_ACQUIRE:
1184                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1185                 break;
1186         case CPU_UP_PREPARE:
1187         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1188                 /*
1189                  * We need to do this right in the beginning since
1190                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1191                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1192                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1193                  */
1194
1195                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1196                         /*
1197                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1198                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1199                          * node has not already allocated this
1200                          */
1201                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1202                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1203                                 if (!l3)
1204                                         goto bad;
1205                                 kmem_list3_init(l3);
1206                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1207                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1208
1209                                 /*
1210                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1211                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1212                                  * protection here.
1213                                  */
1214                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1215                         }
1216
1217                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1218                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1219                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1220                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1221                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1222                 }
1223
1224                 /*
1225                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1226                  * array caches
1227                  */
1228                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1229                         struct array_cache *nc;
1230                         struct array_cache *shared = NULL;
1231                         struct array_cache **alien = NULL;
1232
1233                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1234                                                 cachep->batchcount);
1235                         if (!nc)
1236                                 goto bad;
1237                         if (cachep->shared) {
1238                                 shared = alloc_arraycache(node,
1239                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1240                                         0xbaadf00d);
1241                                 if (!shared)
1242                                         goto bad;
1243                         }
1244                         if (use_alien_caches) {
1245                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1246                                 if (!alien)
1247                                         goto bad;
1248                         }
1249                         cachep->array[cpu] = nc;
1250                         l3 = cachep->nodelists[node];
1251                         BUG_ON(!l3);
1252
1253                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1254                         if (!l3->shared) {
1255                                 /*
1256                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1257                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1258                                  */
1259                                 l3->shared = shared;
1260                                 shared = NULL;
1261                         }
1262 #ifdef CONFIG_NUMA
1263                         if (!l3->alien) {
1264                                 l3->alien = alien;
1265                                 alien = NULL;
1266                         }
1267 #endif
1268                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1269                         kfree(shared);
1270                         free_alien_cache(alien);
1271                 }
1272                 break;
1273         case CPU_ONLINE:
1274         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1275                 start_cpu_timer(cpu);
1276                 break;
1277 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1278         case CPU_DOWN_PREPARE:
1279         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1280                 /*
1281                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1282                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1283                  * anything expensive but will only modify reap_work
1284                  * and reschedule the timer.
1285                 */
1286                 cancel_rearming_delayed_work(&per_cpu(reap_work, cpu));
1287                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1288                 per_cpu(reap_work, cpu).work.func = NULL;
1289                 break;
1290         case CPU_DOWN_FAILED:
1291         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1292                 start_cpu_timer(cpu);
1293                 break;
1294         case CPU_DEAD:
1295         case CPU_DEAD_FROZEN:
1296                 /*
1297                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1298                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1299                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1300                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1301                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1302                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1303                  */
1304                 /* fall thru */
1305 #endif
1306         case CPU_UP_CANCELED:
1307         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1308                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1309                         struct array_cache *nc;
1310                         struct array_cache *shared;
1311                         struct array_cache **alien;
1312                         cpumask_t mask;
1313
1314                         mask = node_to_cpumask(node);
1315                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1316                         nc = cachep->array[cpu];
1317                         cachep->array[cpu] = NULL;
1318                         l3 = cachep->nodelists[node];
1319
1320                         if (!l3)
1321                                 goto free_array_cache;
1322
1323                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1324
1325                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1326                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1327                         if (nc)
1328                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1329
1330                         if (!cpus_empty(mask)) {
1331                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1332                                 goto free_array_cache;
1333                         }
1334
1335                         shared = l3->shared;
1336                         if (shared) {
1337                                 free_block(cachep, shared->entry,
1338                                            shared->avail, node);
1339                                 l3->shared = NULL;
1340                         }
1341
1342                         alien = l3->alien;
1343                         l3->alien = NULL;
1344
1345                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1346
1347                         kfree(shared);
1348                         if (alien) {
1349                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1350                                 free_alien_cache(alien);
1351                         }
1352 free_array_cache:
1353                         kfree(nc);
1354                 }
1355                 /*
1356                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1357                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1358                  * shrink each nodelist to its limit.
1359                  */
1360                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1361                         l3 = cachep->nodelists[node];
1362                         if (!l3)
1363                                 continue;
1364                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1365                 }
1366                 break;
1367         case CPU_LOCK_RELEASE:
1368                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1369                 break;
1370         }
1371         return NOTIFY_OK;
1372 bad:
1373         return NOTIFY_BAD;
1374 }
1375
1376 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1377         &cpuup_callback, NULL, 0
1378 };
1379
1380 /*
1381  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1382  */
1383 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1384                         int nodeid)
1385 {
1386         struct kmem_list3 *ptr;
1387
1388         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1389         BUG_ON(!ptr);
1390
1391         local_irq_disable();
1392         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1393         /*
1394          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1395          */
1396         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1397
1398         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1399         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1400         local_irq_enable();
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1405  * before smp_init().
1406  */
1407 void __init kmem_cache_init(void)
1408 {
1409         size_t left_over;
1410         struct cache_sizes *sizes;
1411         struct cache_names *names;
1412         int i;
1413         int order;
1414         int node;
1415
1416         if (num_possible_nodes() == 1)
1417                 use_alien_caches = 0;
1418
1419         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1420                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1421                 if (i < MAX_NUMNODES)
1422                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1423         }
1424
1425         /*
1426          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1427          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1428          */
1429         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1430                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1431
1432         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1433          * from caches that do not exist yet:
1434          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1435          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1436          *    cache_cache is statically allocated.
1437          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1438          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1439          *    array at the end of the bootstrap.
1440          * 2) Create the first kmalloc cache.
1441          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1442          *    An __init data area is used for the head array.
1443          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1444          *    head arrays.
1445          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1446          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1447          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1448          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1449          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1450          */
1451
1452         node = numa_node_id();
1453
1454         /* 1) create the cache_cache */
1455         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1456         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1457         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1458         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1459         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1460
1461         /*
1462          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1463          * can be less than MAX_NUMNODES.
1464          */
1465         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1466                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1467 #if DEBUG
1468         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1469 #endif
1470         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1471                                         cache_line_size());
1472         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1473                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1474
1475         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1476                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1477                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1478                 if (cache_cache.num)
1479                         break;
1480         }
1481         BUG_ON(!cache_cache.num);
1482         cache_cache.gfporder = order;
1483         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1484         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1485                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1486
1487         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1488         sizes = malloc_sizes;
1489         names = cache_names;
1490
1491         /*
1492          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1493          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1494          * bug.
1495          */
1496
1497         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1498                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1499                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1500                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1501                                         NULL, NULL);
1502
1503         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1504                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1505                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1506                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1507                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1508                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1509                                 NULL, NULL);
1510         }
1511
1512         slab_early_init = 0;
1513
1514         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1515                 /*
1516                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1517                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1518                  * eliminates "false sharing".
1519                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1520                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1521                  */
1522                 if (!sizes->cs_cachep) {
1523                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1524                                         sizes->cs_size,
1525                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1526                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1527                                         NULL, NULL);
1528                 }
1529 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1530                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1531                                         names->name_dma,
1532                                         sizes->cs_size,
1533                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1534                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1535                                                 SLAB_PANIC,
1536                                         NULL, NULL);
1537 #endif
1538                 sizes++;
1539                 names++;
1540         }
1541         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1542         {
1543                 struct array_cache *ptr;
1544
1545                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1546
1547                 local_irq_disable();
1548                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1549                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1550                        sizeof(struct arraycache_init));
1551                 /*
1552                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1553                  */
1554                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1555
1556                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1557                 local_irq_enable();
1558
1559                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1560
1561                 local_irq_disable();
1562                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1563                        != &initarray_generic.cache);
1564                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1565                        sizeof(struct arraycache_init));
1566                 /*
1567                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1568                  */
1569                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1570
1571                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1572                     ptr;
1573                 local_irq_enable();
1574         }
1575         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1576         {
1577                 int nid;
1578
1579                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1580                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1581
1582                 for_each_online_node(nid) {
1583                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1584                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1585
1586                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1587                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1588                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1589                         }
1590                 }
1591         }
1592
1593         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1594         {
1595                 struct kmem_cache *cachep;
1596                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1597                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1598                         if (enable_cpucache(cachep))
1599                                 BUG();
1600                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1601         }
1602
1603         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1604         init_lock_keys();
1605
1606
1607         /* Done! */
1608         g_cpucache_up = FULL;
1609
1610         /*
1611          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1612          * cpu_cache_get for all new cpus
1613          */
1614         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1615
1616         /*
1617          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1618          * of the kernel is not yet operational.
1619          */
1620 }
1621
1622 static int __init cpucache_init(void)
1623 {
1624         int cpu;
1625
1626         /*
1627          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1628          */
1629         for_each_online_cpu(cpu)
1630                 start_cpu_timer(cpu);
1631         return 0;
1632 }
1633 __initcall(cpucache_init);
1634
1635 /*
1636  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1637  *
1638  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1639  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1640  * would be relatively rare and ignorable.
1641  */
1642 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1643 {
1644         struct page *page;
1645         int nr_pages;
1646         int i;
1647
1648 #ifndef CONFIG_MMU
1649         /*
1650          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1651          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1652          */
1653         flags |= __GFP_COMP;
1654 #endif
1655
1656         flags |= cachep->gfpflags;
1657
1658         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1659         if (!page)
1660                 return NULL;
1661
1662         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1663         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1664                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1665                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1666         else
1667                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1668                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1669         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1670                 __SetPageSlab(page + i);
1671         return page_address(page);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * Interface to system's page release.
1676  */
1677 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1678 {
1679         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1680         struct page *page = virt_to_page(addr);
1681         const unsigned long nr_freed = i;
1682
1683         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1684                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1685                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1686         else
1687                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1688                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1689         while (i--) {
1690                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1691                 __ClearPageSlab(page);
1692                 page++;
1693         }
1694         if (current->reclaim_state)
1695                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1696         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1697 }
1698
1699 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1700 {
1701         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1702         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1703
1704         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1705         if (OFF_SLAB(cachep))
1706                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1707 }
1708
1709 #if DEBUG
1710
1711 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1712 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1713                             unsigned long caller)
1714 {
1715         int size = obj_size(cachep);
1716
1717         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1718
1719         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1720                 return;
1721
1722         *addr++ = 0x12345678;
1723         *addr++ = caller;
1724         *addr++ = smp_processor_id();
1725         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1726         {
1727                 unsigned long *sptr = &caller;
1728                 unsigned long svalue;
1729
1730                 while (!kstack_end(sptr)) {
1731                         svalue = *sptr++;
1732                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1733                                 *addr++ = svalue;
1734                                 size -= sizeof(unsigned long);
1735                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1736                                         break;
1737                         }
1738                 }
1739
1740         }
1741         *addr++ = 0x87654321;
1742 }
1743 #endif
1744
1745 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1746 {
1747         int size = obj_size(cachep);
1748         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1749
1750         memset(addr, val, size);
1751         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1752 }
1753
1754 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1755 {
1756         int i;
1757         unsigned char error = 0;
1758         int bad_count = 0;
1759
1760         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1761         for (i = 0; i < limit; i++) {
1762                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1763                         error = data[offset + i];
1764                         bad_count++;
1765                 }
1766                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1767         }
1768         printk("\n");
1769
1770         if (bad_count == 1) {
1771                 error ^= POISON_FREE;
1772                 if (!(error & (error - 1))) {
1773                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1774                                         "bad RAM.\n");
1775 #ifdef CONFIG_X86
1776                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1777                                         "test tool.\n");
1778 #else
1779                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1780 #endif
1781                 }
1782         }
1783 }
1784 #endif
1785
1786 #if DEBUG
1787
1788 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1789 {
1790         int i, size;
1791         char *realobj;
1792
1793         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1794                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1795                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1796                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1797         }
1798
1799         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1800                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1801                         *dbg_userword(cachep, objp));
1802                 print_symbol("(%s)",
1803                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1804                 printk("\n");
1805         }
1806         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1807         size = obj_size(cachep);
1808         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1809                 int limit;
1810                 limit = 16;
1811                 if (i + limit > size)
1812                         limit = size - i;
1813                 dump_line(realobj, i, limit);
1814         }
1815 }
1816
1817 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1818 {
1819         char *realobj;
1820         int size, i;
1821         int lines = 0;
1822
1823         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1824         size = obj_size(cachep);
1825
1826         for (i = 0; i < size; i++) {
1827                 char exp = POISON_FREE;
1828                 if (i == size - 1)
1829                         exp = POISON_END;
1830                 if (realobj[i] != exp) {
1831                         int limit;
1832                         /* Mismatch ! */
1833                         /* Print header */
1834                         if (lines == 0) {
1835                                 printk(KERN_ERR
1836                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1837                                         cachep->name, realobj, size);
1838                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1839                         }
1840                         /* Hexdump the affected line */
1841                         i = (i / 16) * 16;
1842                         limit = 16;
1843                         if (i + limit > size)
1844                                 limit = size - i;
1845                         dump_line(realobj, i, limit);
1846                         i += 16;
1847                         lines++;
1848                         /* Limit to 5 lines */
1849                         if (lines > 5)
1850                                 break;
1851                 }
1852         }
1853         if (lines != 0) {
1854                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1855                  * exist:
1856                  */
1857                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1858                 unsigned int objnr;
1859
1860                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1861                 if (objnr) {
1862                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1863                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1864                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1865                                realobj, size);
1866                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1867                 }
1868                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1869                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1870                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1871                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1872                                realobj, size);
1873                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1874                 }
1875         }
1876 }
1877 #endif
1878
1879 #if DEBUG
1880 /**
1881  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1882  * @cachep: cache pointer being destroyed
1883  * @slabp: slab pointer being destroyed
1884  *
1885  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1886  * destroyed.
1887  */
1888 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1889 {
1890         int i;
1891         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1892                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1893
1894                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1895 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1896                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1897                                         OFF_SLAB(cachep))
1898                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1899                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1900                         else
1901                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1902 #else
1903                         check_poison_obj(cachep, objp);
1904 #endif
1905                 }
1906                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1907                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1908                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1909                                            "was overwritten");
1910                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1911                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1912                                            "was overwritten");
1913                 }
1914                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1915                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1916         }
1917 }
1918 #else
1919 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1920 {
1921         if (cachep->dtor) {
1922                 int i;
1923                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1924                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1925                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1926                 }
1927         }
1928 }
1929 #endif
1930
1931 /**
1932  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1933  * @cachep: cache pointer being destroyed
1934  * @slabp: slab pointer being destroyed
1935  *
1936  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1937  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1938  * cache-lock is not held/needed.
1939  */
1940 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1941 {
1942         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1943
1944         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1945         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1946                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1947
1948                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1949                 slab_rcu->cachep = cachep;
1950                 slab_rcu->addr = addr;
1951                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1952         } else {
1953                 kmem_freepages(cachep, addr);
1954                 if (OFF_SLAB(cachep))
1955                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1956         }
1957 }
1958
1959 /*
1960  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1961  * size of kmem_list3.
1962  */
1963 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1964 {
1965         int node;
1966
1967         for_each_online_node(node) {
1968                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1969                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1970                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1971                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1972         }
1973 }
1974
1975 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1976 {
1977         int i;
1978         struct kmem_list3 *l3;
1979
1980         for_each_online_cpu(i)
1981             kfree(cachep->array[i]);
1982
1983         /* NUMA: free the list3 structures */
1984         for_each_online_node(i) {
1985                 l3 = cachep->nodelists[i];
1986                 if (l3) {
1987                         kfree(l3->shared);
1988                         free_alien_cache(l3->alien);
1989                         kfree(l3);
1990                 }
1991         }
1992         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1993 }
1994
1995
1996 /**
1997  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1998  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1999  * @size: size of objects to be created in this cache.
2000  * @align: required alignment for the objects.
2001  * @flags: slab allocation flags
2002  *
2003  * Also calculates the number of objects per slab.
2004  *
2005  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2006  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2007  * towards high-order requests, this should be changed.
2008  */
2009 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2010                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2011 {
2012         unsigned long offslab_limit;
2013         size_t left_over = 0;
2014         int gfporder;
2015
2016         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
2017                 unsigned int num;
2018                 size_t remainder;
2019
2020                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2021                 if (!num)
2022                         continue;
2023
2024                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2025                         /*
2026                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2027                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2028                          * looping condition in cache_grow().
2029                          */
2030                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2031                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2032
2033                         if (num > offslab_limit)
2034                                 break;
2035                 }
2036
2037                 /* Found something acceptable - save it away */
2038                 cachep->num = num;
2039                 cachep->gfporder = gfporder;
2040                 left_over = remainder;
2041
2042                 /*
2043                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2044                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2045                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2046                  */
2047                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2048                         break;
2049
2050                 /*
2051                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2052                  * currently bad for the gfp()s.
2053                  */
2054                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2055                         break;
2056
2057                 /*
2058                  * Acceptable internal fragmentation?
2059                  */
2060                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2061                         break;
2062         }
2063         return left_over;
2064 }
2065
2066 static int setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2067 {
2068         if (g_cpucache_up == FULL)
2069                 return enable_cpucache(cachep);
2070
2071         if (g_cpucache_up == NONE) {
2072                 /*
2073                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2074                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2075                  * further caches will BUG().
2076                  */
2077                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2078
2079                 /*
2080                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2081                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2082                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2083                  */
2084                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2085                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2086                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2087                 else
2088                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2089         } else {
2090                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2091                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2092
2093                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2094                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2095                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2096                 } else {
2097                         int node;
2098                         for_each_online_node(node) {
2099                                 cachep->nodelists[node] =
2100                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2101                                                 GFP_KERNEL, node);
2102                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2103                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2104                         }
2105                 }
2106         }
2107         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2108                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2109                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2110
2111         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2112         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2113         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2114         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2115         cachep->batchcount = 1;
2116         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2117         return 0;
2118 }
2119
2120 /**
2121  * kmem_cache_create - Create a cache.
2122  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2123  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2124  * @align: The required alignment for the objects.
2125  * @flags: SLAB flags
2126  * @ctor: A constructor for the objects.
2127  * @dtor: A destructor for the objects.
2128  *
2129  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2130  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2131  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2132  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2133  *
2134  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2135  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2136  *
2137  * The flags are
2138  *
2139  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2140  * to catch references to uninitialised memory.
2141  *
2142  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2143  * for buffer overruns.
2144  *
2145  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2146  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2147  * as davem.
2148  */
2149 struct kmem_cache *
2150 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2151         unsigned long flags,
2152         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2153         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2154 {
2155         size_t left_over, slab_size, ralign;
2156         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2157
2158         /*
2159          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2160          */
2161         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2162             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
2163                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2164                                 name);
2165                 BUG();
2166         }
2167
2168         /*
2169          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2170          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2171          */
2172         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2173
2174         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2175                 char tmp;
2176                 int res;
2177
2178                 /*
2179                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2180                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2181                  * area of the module.  Print a warning.
2182                  */
2183                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2184                 if (res) {
2185                         printk(KERN_ERR
2186                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2187                                pc->buffer_size);
2188                         continue;
2189                 }
2190
2191                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2192                         printk(KERN_ERR
2193                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2194                         dump_stack();
2195                         goto oops;
2196                 }
2197         }
2198
2199 #if DEBUG
2200         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2201 #if FORCED_DEBUG
2202         /*
2203          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2204          * large objects, if the increased size would increase the object size
2205          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2206          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2207          */
2208         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2209                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2210         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2211                 flags |= SLAB_POISON;
2212 #endif
2213         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2214                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2215 #endif
2216         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2217                 BUG_ON(dtor);
2218
2219         /*
2220          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2221          * isn't available.
2222          */
2223         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2224
2225         /*
2226          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2227          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2228          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2229          */
2230         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2231                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2232                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2233         }
2234
2235         /* calculate the final buffer alignment: */
2236
2237         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2238         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2239                 /*
2240                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2241                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2242                  * one cacheline.
2243                  */
2244                 ralign = cache_line_size();
2245                 while (size <= ralign / 2)
2246                         ralign /= 2;
2247         } else {
2248                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2253          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2254          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2255          */
2256         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2257                 ralign = __alignof__(unsigned long long);
2258
2259         /* 2) arch mandated alignment */
2260         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2261                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2262         }
2263         /* 3) caller mandated alignment */
2264         if (ralign < align) {
2265                 ralign = align;
2266         }
2267         /* disable debug if necessary */
2268         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2269                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2270         /*
2271          * 4) Store it.
2272          */
2273         align = ralign;
2274
2275         /* Get cache's description obj. */
2276         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2277         if (!cachep)
2278                 goto oops;
2279
2280 #if DEBUG
2281         cachep->obj_size = size;
2282
2283         /*
2284          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2285          * into align above.
2286          */
2287         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2288                 /* add space for red zone words */
2289                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2290                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2291         }
2292         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2293                 /* user store requires one word storage behind the end of
2294                  * the real object.
2295                  */
2296                 size += BYTES_PER_WORD;
2297         }
2298 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2299         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2300             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2301                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2302                 size = PAGE_SIZE;
2303         }
2304 #endif
2305 #endif
2306
2307         /*
2308          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2309          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2310          * it too early on.)
2311          */
2312         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2313                 /*
2314                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2315                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2316                  */
2317                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2318
2319         size = ALIGN(size, align);
2320
2321         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2322
2323         if (!cachep->num) {
2324                 printk(KERN_ERR
2325                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2326                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2327                 cachep = NULL;
2328                 goto oops;
2329         }
2330         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2331                           + sizeof(struct slab), align);
2332
2333         /*
2334          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2335          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2336          */
2337         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2338                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2339                 left_over -= slab_size;
2340         }
2341
2342         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2343                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2344                 slab_size =
2345                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2346         }
2347
2348         cachep->colour_off = cache_line_size();
2349         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2350         if (cachep->colour_off < align)
2351                 cachep->colour_off = align;
2352         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2353         cachep->slab_size = slab_size;
2354         cachep->flags = flags;
2355         cachep->gfpflags = 0;
2356         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2357                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2358         cachep->buffer_size = size;
2359         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2360
2361         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2362                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2363                 /*
2364                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2365                  * But since we go off slab only for object size greater than
2366                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2367                  * this should not happen at all.
2368                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2369                  */
2370                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2371         }
2372         cachep->ctor = ctor;
2373         cachep->dtor = dtor;
2374         cachep->name = name;
2375
2376         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2377                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2378                 cachep = NULL;
2379                 goto oops;
2380         }
2381
2382         /* cache setup completed, link it into the list */
2383         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2384 oops:
2385         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2386                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2387                       name);
2388         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2389         return cachep;
2390 }
2391 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2392
2393 #if DEBUG
2394 static void check_irq_off(void)
2395 {
2396         BUG_ON(!irqs_disabled());
2397 }
2398
2399 static void check_irq_on(void)
2400 {
2401         BUG_ON(irqs_disabled());
2402 }
2403
2404 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2405 {
2406 #ifdef CONFIG_SMP
2407         check_irq_off();
2408         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2409 #endif
2410 }
2411
2412 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2413 {
2414 #ifdef CONFIG_SMP
2415         check_irq_off();
2416         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2417 #endif
2418 }
2419
2420 #else
2421 #define check_irq_off() do { } while(0)
2422 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2423 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2424 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2425 #endif
2426
2427 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2428                         struct array_cache *ac,
2429                         int force, int node);
2430
2431 static void do_drain(void *arg)
2432 {
2433         struct kmem_cache *cachep = arg;
2434         struct array_cache *ac;
2435         int node = numa_node_id();
2436
2437         check_irq_off();
2438         ac = cpu_cache_get(cachep);
2439         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2440         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2441         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2442         ac->avail = 0;
2443 }
2444
2445 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2446 {
2447         struct kmem_list3 *l3;
2448         int node;
2449
2450         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2451         check_irq_on();
2452         for_each_online_node(node) {
2453                 l3 = cachep->nodelists[node];
2454                 if (l3 && l3->alien)
2455                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2456         }
2457
2458         for_each_online_node(node) {
2459                 l3 = cachep->nodelists[node];
2460                 if (l3)
2461                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2462         }
2463 }
2464
2465 /*
2466  * Remove slabs from the list of free slabs.
2467  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2468  *
2469  * Returns the actual number of slabs released.
2470  */
2471 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2472                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2473 {
2474         struct list_head *p;
2475         int nr_freed;
2476         struct slab *slabp;
2477
2478         nr_freed = 0;
2479         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2480
2481                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2482                 p = l3->slabs_free.prev;
2483                 if (p == &l3->slabs_free) {
2484                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2485                         goto out;
2486                 }
2487
2488                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2489 #if DEBUG
2490                 BUG_ON(slabp->inuse);
2491 #endif
2492                 list_del(&slabp->list);
2493                 /*
2494                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2495                  * to the cache.
2496                  */
2497                 l3->free_objects -= cache->num;
2498                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2499                 slab_destroy(cache, slabp);
2500                 nr_freed++;
2501         }
2502 out:
2503         return nr_freed;
2504 }
2505
2506 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2507 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2508 {
2509         int ret = 0, i = 0;
2510         struct kmem_list3 *l3;
2511
2512         drain_cpu_caches(cachep);
2513
2514         check_irq_on();
2515         for_each_online_node(i) {
2516                 l3 = cachep->nodelists[i];
2517                 if (!l3)
2518                         continue;
2519
2520                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2521
2522                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2523                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2524         }
2525         return (ret ? 1 : 0);
2526 }
2527
2528 /**
2529  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2530  * @cachep: The cache to shrink.
2531  *
2532  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2533  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2534  */
2535 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2536 {
2537         int ret;
2538         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2539
2540         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2541         ret = __cache_shrink(cachep);
2542         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2543         return ret;
2544 }
2545 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2546
2547 /**
2548  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2549  * @cachep: the cache to destroy
2550  *
2551  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2552  *
2553  * It is expected this function will be called by a module when it is
2554  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2555  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2556  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2557  *
2558  * The cache must be empty before calling this function.
2559  *
2560  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2561  * during the kmem_cache_destroy().
2562  */
2563 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2564 {
2565         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2566
2567         /* Find the cache in the chain of caches. */
2568         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2569         /*
2570          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2571          */
2572         list_del(&cachep->next);
2573         if (__cache_shrink(cachep)) {
2574                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2575                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2576                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2577                 return;
2578         }
2579
2580         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2581                 synchronize_rcu();
2582
2583         __kmem_cache_destroy(cachep);
2584         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2585 }
2586 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2587
2588 /*
2589  * Get the memory for a slab management obj.
2590  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2591  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2592  * come from the same cache which is getting created because,
2593  * when we are searching for an appropriate cache for these
2594  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2595  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2596  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2597  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2598  */
2599 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2600                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2601                                    int nodeid)
2602 {
2603         struct slab *slabp;
2604
2605         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2606                 /* Slab management obj is off-slab. */
2607                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2608                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2609                 if (!slabp)
2610                         return NULL;
2611         } else {
2612                 slabp = objp + colour_off;
2613                 colour_off += cachep->slab_size;
2614         }
2615         slabp->inuse = 0;
2616         slabp->colouroff = colour_off;
2617         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2618         slabp->nodeid = nodeid;
2619         return slabp;
2620 }
2621
2622 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2623 {
2624         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2625 }
2626
2627 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2628                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2629 {
2630         int i;
2631
2632         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2633                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2634 #if DEBUG
2635                 /* need to poison the objs? */
2636                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2637                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2638                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2639                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2640
2641                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2642                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2643                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2644                 }
2645                 /*
2646                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2647                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2648                  * They must also be threaded.
2649                  */
2650                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2651                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2652                                      ctor_flags);
2653
2654                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2655                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2656                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2657                                            " end of an object");
2658                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2659                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2660                                            " start of an object");
2661                 }
2662                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2663                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2664                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2665                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2666 #else
2667                 if (cachep->ctor)
2668                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2669 #endif
2670                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2671         }
2672         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2673         slabp->free = 0;
2674 }
2675
2676 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2677 {
2678         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2679                 if (flags & GFP_DMA)
2680                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2681                 else
2682                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2683         }
2684 }
2685
2686 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2687                                 int nodeid)
2688 {
2689         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2690         kmem_bufctl_t next;
2691
2692         slabp->inuse++;
2693         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2694 #if DEBUG
2695         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2696         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2697 #endif
2698         slabp->free = next;
2699
2700         return objp;
2701 }
2702
2703 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2704                                 void *objp, int nodeid)
2705 {
2706         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2707
2708 #if DEBUG
2709         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2710         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2711
2712         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2713                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2714                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2715                 BUG();
2716         }
2717 #endif
2718         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2719         slabp->free = objnr;
2720         slabp->inuse--;
2721 }
2722
2723 /*
2724  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2725  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2726  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2727  */
2728 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2729                            void *addr)
2730 {
2731         int nr_pages;
2732         struct page *page;
2733
2734         page = virt_to_page(addr);
2735
2736         nr_pages = 1;
2737         if (likely(!PageCompound(page)))
2738                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2739
2740         do {
2741                 page_set_cache(page, cache);
2742                 page_set_slab(page, slab);
2743                 page++;
2744         } while (--nr_pages);
2745 }
2746
2747 /*
2748  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2749  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2750  */
2751 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2752                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2753 {
2754         struct slab *slabp;
2755         size_t offset;
2756         gfp_t local_flags;
2757         unsigned long ctor_flags;
2758         struct kmem_list3 *l3;
2759
2760         /*
2761          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2762          * critical path in kmem_cache_alloc().
2763          */
2764         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK));
2765
2766         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2767         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2768         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2769         check_irq_off();
2770         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2771         spin_lock(&l3->list_lock);
2772
2773         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2774         offset = l3->colour_next;
2775         l3->colour_next++;
2776         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2777                 l3->colour_next = 0;
2778         spin_unlock(&l3->list_lock);
2779
2780         offset *= cachep->colour_off;
2781
2782         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2783                 local_irq_enable();
2784
2785         /*
2786          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2787          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2788          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2789          * will eventually be caught here (where it matters).
2790          */
2791         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2792
2793         /*
2794          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2795          * 'nodeid'.
2796          */
2797         if (!objp)
2798                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2799         if (!objp)
2800                 goto failed;
2801
2802         /* Get slab management. */
2803         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2804                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2805         if (!slabp)
2806                 goto opps1;
2807
2808         slabp->nodeid = nodeid;
2809         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2810
2811         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2812
2813         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2814                 local_irq_disable();
2815         check_irq_off();
2816         spin_lock(&l3->list_lock);
2817
2818         /* Make slab active. */
2819         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2820         STATS_INC_GROWN(cachep);
2821         l3->free_objects += cachep->num;
2822         spin_unlock(&l3->list_lock);
2823         return 1;
2824 opps1:
2825         kmem_freepages(cachep, objp);
2826 failed:
2827         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2828                 local_irq_disable();
2829         return 0;
2830 }
2831
2832 #if DEBUG
2833
2834 /*
2835  * Perform extra freeing checks:
2836  * - detect bad pointers.
2837  * - POISON/RED_ZONE checking
2838  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2839  */
2840 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2841 {
2842         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2843                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2844                        (unsigned long)objp);
2845                 BUG();
2846         }
2847 }
2848
2849 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2850 {
2851         unsigned long long redzone1, redzone2;
2852
2853         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2854         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2855
2856         /*
2857          * Redzone is ok.
2858          */
2859         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2860                 return;
2861
2862         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2863                 slab_error(cache, "double free detected");
2864         else
2865                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2866
2867         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2868                         obj, redzone1, redzone2);
2869 }
2870
2871 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2872                                    void *caller)
2873 {
2874         struct page *page;
2875         unsigned int objnr;
2876         struct slab *slabp;
2877
2878         objp -= obj_offset(cachep);
2879         kfree_debugcheck(objp);
2880         page = virt_to_head_page(objp);
2881
2882         slabp = page_get_slab(page);
2883
2884         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2885                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2886                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2887                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2888         }
2889         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2890                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2891
2892         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2893
2894         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2895         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2896
2897         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2898                 /* we want to cache poison the object,
2899                  * call the destruction callback
2900                  */
2901                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2902         }
2903 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2904         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2905 #endif
2906         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2907 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2908                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2909                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2910                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2911                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2912                 } else {
2913                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2914                 }
2915 #else
2916                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2917 #endif
2918         }
2919         return objp;
2920 }
2921
2922 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2923 {
2924         kmem_bufctl_t i;
2925         int entries = 0;
2926
2927         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2928         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2929                 entries++;
2930                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2931                         goto bad;
2932         }
2933         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2934 bad:
2935                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2936                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2937                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2938                 for (i = 0;
2939                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2940                      i++) {
2941                         if (i % 16 == 0)
2942                                 printk("\n%03x:", i);
2943                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2944                 }
2945                 printk("\n");
2946                 BUG();
2947         }
2948 }
2949 #else
2950 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2951 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2952 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2953 #endif
2954
2955 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2956 {
2957         int batchcount;
2958         struct kmem_list3 *l3;
2959         struct array_cache *ac;
2960         int node;
2961
2962         node = numa_node_id();
2963
2964         check_irq_off();
2965         ac = cpu_cache_get(cachep);
2966 retry:
2967         batchcount = ac->batchcount;
2968         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2969                 /*
2970                  * If there was little recent activity on this cache, then
2971                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2972                  * refill bouncing.
2973                  */
2974                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2975         }
2976         l3 = cachep->nodelists[node];
2977
2978         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2979         spin_lock(&l3->list_lock);
2980
2981         /* See if we can refill from the shared array */
2982         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2983                 goto alloc_done;
2984
2985         while (batchcount > 0) {
2986                 struct list_head *entry;
2987                 struct slab *slabp;
2988                 /* Get slab alloc is to come from. */
2989                 entry = l3->slabs_partial.next;
2990                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2991                         l3->free_touched = 1;
2992                         entry = l3->slabs_free.next;
2993                         if (entry == &l3->slabs_free)
2994                                 goto must_grow;
2995                 }
2996
2997                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2998                 check_slabp(cachep, slabp);
2999                 check_spinlock_acquired(cachep);
3000
3001                 /*
3002                  * The slab was either on partial or free list so
3003                  * there must be at least one object available for
3004                  * allocation.
3005                  */
3006                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3007
3008                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3009                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3010                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3011                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3012
3013                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3014                                                             node);
3015                 }
3016                 check_slabp(cachep, slabp);
3017
3018                 /* move slabp to correct slabp list: */
3019                 list_del(&slabp->list);
3020                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3021                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3022                 else
3023                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3024         }
3025
3026 must_grow:
3027         l3->free_objects -= ac->avail;
3028 alloc_done:
3029         spin_unlock(&l3->list_lock);
3030
3031         if (unlikely(!ac->avail)) {
3032                 int x;
3033                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3034
3035                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3036                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3037                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3038                         return NULL;
3039
3040                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3041                         goto retry;
3042         }
3043         ac->touched = 1;
3044         return ac->entry[--ac->avail];
3045 }
3046
3047 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3048                                                 gfp_t flags)
3049 {
3050         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3051 #if DEBUG
3052         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3053 #endif
3054 }
3055
3056 #if DEBUG
3057 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3058                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3059 {
3060         if (!objp)
3061                 return objp;
3062         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3063 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3064                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3065                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3066                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3067                 else
3068                         check_poison_obj(cachep, objp);
3069 #else
3070                 check_poison_obj(cachep, objp);
3071 #endif
3072                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3073         }
3074         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3075                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3076
3077         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3078                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3079                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3080                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3081                                                 " object was overwritten");
3082                         printk(KERN_ERR
3083                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3084                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3085                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3086                 }
3087                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3088                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3089         }
3090 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3091         {
3092                 struct slab *slabp;
3093                 unsigned objnr;
3094
3095                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3096                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3097                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3098         }
3099 #endif
3100         objp += obj_offset(cachep);
3101         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3102                 cachep->ctor(objp, cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR);
3103 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3104         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3105                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3106                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3107         }
3108 #endif
3109         return objp;
3110 }
3111 #else
3112 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3113 #endif
3114
3115 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3116
3117 static struct failslab_attr {
3118
3119         struct fault_attr attr;
3120
3121         u32 ignore_gfp_wait;
3122 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3123         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3124 #endif
3125
3126 } failslab = {
3127         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3128         .ignore_gfp_wait = 1,
3129 };
3130
3131 static int __init setup_failslab(char *str)
3132 {
3133         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3134 }
3135 __setup("failslab=", setup_failslab);
3136
3137 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3138 {
3139         if (cachep == &cache_cache)
3140                 return 0;
3141         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3142                 return 0;
3143         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3144                 return 0;
3145
3146         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3147 }
3148
3149 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3150
3151 static int __init failslab_debugfs(void)
3152 {
3153         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3154         struct dentry *dir;
3155         int err;
3156
3157         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3158         if (err)
3159                 return err;
3160         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3161
3162         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3163                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3164                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3165
3166         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3167                 err = -ENOMEM;
3168                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3169                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3170         }
3171
3172         return err;
3173 }
3174
3175 late_initcall(failslab_debugfs);
3176
3177 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3178
3179 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3180
3181 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3182 {
3183         return 0;
3184 }
3185
3186 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3187
3188 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3189 {
3190         void *objp;
3191         struct array_cache *ac;
3192
3193         check_irq_off();
3194
3195         ac = cpu_cache_get(cachep);
3196         if (likely(ac->avail)) {
3197                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3198                 ac->touched = 1;
3199                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3200         } else {
3201                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3202                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3203         }
3204         return objp;
3205 }
3206
3207 #ifdef CONFIG_NUMA
3208 /*
3209  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3210  *
3211  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3212  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3213  */
3214 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3215 {
3216         int nid_alloc, nid_here;
3217
3218         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3219                 return NULL;
3220         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3221         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3222                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3223         else if (current->mempolicy)
3224                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3225         if (nid_alloc != nid_here)
3226                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3227         return NULL;
3228 }
3229
3230 /*
3231  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3232  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3233  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3234  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3235  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3236  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3237  */
3238 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3239 {
3240         struct zonelist *zonelist;
3241         gfp_t local_flags;
3242         struct zone **z;
3243         void *obj = NULL;
3244         int nid;
3245
3246         if (flags & __GFP_THISNODE)
3247                 return NULL;
3248
3249         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3250                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3251         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3252
3253 retry:
3254         /*
3255          * Look through allowed nodes for objects available
3256          * from existing per node queues.
3257          */
3258         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3259                 nid = zone_to_nid(*z);
3260
3261                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3262                         cache->nodelists[nid] &&
3263                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3264                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3265                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3266         }
3267
3268         if (!obj) {
3269                 /*
3270                  * This allocation will be performed within the constraints
3271                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3272                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3273                  * set and go into memory reserves if necessary.
3274                  */
3275                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3276                         local_irq_enable();
3277                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3278                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3279                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3280                         local_irq_disable();
3281                 if (obj) {
3282                         /*
3283                          * Insert into the appropriate per node queues
3284                          */
3285                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3286                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3287                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3288                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3289                                 if (!obj)
3290                                         /*
3291                                          * Another processor may allocate the
3292                                          * objects in the slab since we are
3293                                          * not holding any locks.
3294                                          */
3295                                         goto retry;
3296                         } else {
3297                                 /* cache_grow already freed obj */
3298                                 obj = NULL;
3299                         }
3300                 }
3301         }
3302         return obj;
3303 }
3304
3305 /*
3306  * A interface to enable slab creation on nodeid
3307  */
3308 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3309                                 int nodeid)
3310 {
3311         struct list_head *entry;
3312         struct slab *slabp;
3313         struct kmem_list3 *l3;
3314         void *obj;
3315         int x;
3316
3317         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3318         BUG_ON(!l3);
3319
3320 retry:
3321         check_irq_off();
3322         spin_lock(&l3->list_lock);
3323         entry = l3->slabs_partial.next;
3324         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3325                 l3->free_touched = 1;
3326                 entry = l3->slabs_free.next;
3327                 if (entry == &l3->slabs_free)
3328                         goto must_grow;
3329         }
3330
3331         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3332         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3333         check_slabp(cachep, slabp);
3334
3335         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3336         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3337         STATS_SET_HIGH(cachep);
3338
3339         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3340
3341         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3342         check_slabp(cachep, slabp);
3343         l3->free_objects--;
3344         /* move slabp to correct slabp list: */
3345         list_del(&slabp->list);
3346
3347         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3348                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3349         else
3350                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3351
3352         spin_unlock(&l3->list_lock);
3353         goto done;
3354
3355 must_grow:
3356         spin_unlock(&l3->list_lock);
3357         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3358         if (x)
3359                 goto retry;
3360
3361         return fallback_alloc(cachep, flags);
3362
3363 done:
3364         return obj;
3365 }
3366
3367 /**
3368  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3369  * @cachep: The cache to allocate from.
3370  * @flags: See kmalloc().
3371  * @nodeid: node number of the target node.
3372  * @caller: return address of caller, used for debug information
3373  *
3374  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3375  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3376  *
3377  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3378  */
3379 static __always_inline void *
3380 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3381                    void *caller)
3382 {
3383         unsigned long save_flags;
3384         void *ptr;
3385
3386         if (should_failslab(cachep, flags))
3387                 return NULL;
3388
3389         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3390         local_irq_save(save_flags);
3391
3392         if (unlikely(nodeid == -1))
3393                 nodeid = numa_node_id();
3394
3395         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3396                 /* Node not bootstrapped yet */
3397                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3398                 goto out;
3399         }
3400
3401         if (nodeid == numa_node_id()) {
3402                 /*
3403                  * Use the locally cached objects if possible.
3404                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3405                  * to other nodes. It may fail while we still have
3406                  * objects on other nodes available.
3407                  */
3408                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3409                 if (ptr)
3410                         goto out;
3411         }
3412         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3413         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3414   out:
3415         local_irq_restore(save_flags);
3416         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3417
3418         return ptr;
3419 }
3420
3421 static __always_inline void *
3422 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3423 {
3424         void *objp;
3425
3426         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3427                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3428                 if (objp)
3429                         goto out;
3430         }
3431         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3432
3433         /*
3434          * We may just have run out of memory on the local node.
3435          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3436          */
3437         if (!objp)
3438                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3439
3440   out:
3441         return objp;
3442 }
3443 #else
3444
3445 static __always_inline void *
3446 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3447 {
3448         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3449 }
3450
3451 #endif /* CONFIG_NUMA */
3452
3453 static __always_inline void *
3454 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3455 {
3456         unsigned long save_flags;
3457         void *objp;
3458
3459         if (should_failslab(cachep, flags))
3460                 return NULL;
3461
3462         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3463         local_irq_save(save_flags);
3464         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3465         local_irq_restore(save_flags);
3466         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3467         prefetchw(objp);
3468
3469         return objp;
3470 }
3471
3472 /*
3473  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3474  */
3475 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3476                        int node)
3477 {
3478         int i;
3479         struct kmem_list3 *l3;
3480
3481         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3482                 void *objp = objpp[i];
3483                 struct slab *slabp;
3484
3485                 slabp = virt_to_slab(objp);
3486                 l3 = cachep->nodelists[node];
3487                 list_del(&slabp->list);
3488                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3489                 check_slabp(cachep, slabp);
3490                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3491                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3492                 l3->free_objects++;
3493                 check_slabp(cachep, slabp);
3494
3495                 /* fixup slab chains */
3496                 if (slabp->inuse == 0) {
3497                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3498                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3499                                 /* No need to drop any previously held
3500                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3501                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3502                                  * a different cache, refer to comments before
3503                                  * alloc_slabmgmt.
3504                                  */
3505                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3506                         } else {
3507                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3508                         }
3509                 } else {
3510                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3511                          * partial list on free - maximum time for the
3512                          * other objects to be freed, too.
3513                          */
3514                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3515                 }
3516         }
3517 }
3518
3519 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3520 {
3521         int batchcount;
3522         struct kmem_list3 *l3;
3523         int node = numa_node_id();
3524
3525         batchcount = ac->batchcount;
3526 #if DEBUG
3527         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3528 #endif
3529         check_irq_off();
3530         l3 = cachep->nodelists[node];
3531         spin_lock(&l3->list_lock);
3532         if (l3->shared) {
3533                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3534                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3535                 if (max) {
3536                         if (batchcount > max)
3537                                 batchcount = max;
3538                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3539                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3540                         shared_array->avail += batchcount;
3541                         goto free_done;
3542                 }
3543         }
3544
3545         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3546 free_done:
3547 #if STATS
3548         {
3549                 int i = 0;
3550                 struct list_head *p;
3551
3552                 p = l3->slabs_free.next;
3553                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3554                         struct slab *slabp;
3555
3556                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3557                         BUG_ON(slabp->inuse);
3558
3559                         i++;
3560                         p = p->next;
3561                 }
3562                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3563         }
3564 #endif
3565         spin_unlock(&l3->list_lock);
3566         ac->avail -= batchcount;
3567         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3568 }
3569
3570 /*
3571  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3572  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3573  */
3574 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3575 {
3576         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3577
3578         check_irq_off();
3579         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3580
3581         if (use_alien_caches && cache_free_alien(cachep, objp))
3582                 return;
3583
3584         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3585                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3586                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3587                 return;
3588         } else {
3589                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3590                 cache_flusharray(cachep, ac);
3591                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3592         }
3593 }
3594
3595 /**
3596  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3597  * @cachep: The cache to allocate from.
3598  * @flags: See kmalloc().
3599  *
3600  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3601  * if the cache has no available objects.
3602  */
3603 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3604 {
3605         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3606 }
3607 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3608
3609 /**
3610  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3611  * @cache: The cache to allocate from.
3612  * @flags: See kmalloc().
3613  *
3614  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3615  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3616  */
3617 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3618 {
3619         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3620         if (ret)
3621                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3622         return ret;
3623 }
3624 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3625
3626 /**
3627  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3628  *      be a slab entry.
3629  * @cachep: the cache we're checking against
3630  * @ptr: pointer to validate
3631  *
3632  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3633  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3634  * part of the slab cache in question, but it at least
3635  * validates that the pointer can be dereferenced and
3636  * looks half-way sane.
3637  *
3638  * Currently only used for dentry validation.
3639  */
3640 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3641 {
3642         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3643         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3644         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3645         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3646         struct page *page;
3647
3648         if (unlikely(addr < min_addr))
3649                 goto out;
3650         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3651                 goto out;
3652         if (unlikely(addr & align_mask))
3653                 goto out;
3654         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3655                 goto out;
3656         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3657                 goto out;
3658         page = virt_to_page(ptr);
3659         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3660                 goto out;
3661         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3662                 goto out;
3663         return 1;
3664 out:
3665         return 0;
3666 }
3667
3668 #ifdef CONFIG_NUMA
3669 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3670 {
3671         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3672                         __builtin_return_address(0));
3673 }
3674 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3675
3676 static __always_inline void *
3677 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3678 {
3679         struct kmem_cache *cachep;
3680
3681         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3682         if (unlikely(cachep == NULL))
3683                 return NULL;
3684         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3685 }
3686
3687 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3688 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3689 {
3690         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3691                         __builtin_return_address(0));
3692 }
3693 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3694
3695 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3696                 int node, void *caller)
3697 {
3698         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3699 }
3700 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3701 #else
3702 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3703 {
3704         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3705 }
3706 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3707 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3708 #endif /* CONFIG_NUMA */
3709
3710 /**
3711  * __do_kmalloc - allocate memory
3712  * @size: how many bytes of memory are required.
3713  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3714  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3715  */
3716 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3717                                           void *caller)
3718 {
3719         struct kmem_cache *cachep;
3720
3721         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3722          * __ with kmem_.
3723          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3724          * functions.
3725          */
3726         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3727         if (unlikely(cachep == NULL))
3728                 return NULL;
3729         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3730 }
3731
3732
3733 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3734 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3735 {
3736         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3737 }
3738 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3739
3740 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3741 {
3742         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3743 }
3744 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3745
3746 #else
3747 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3748 {
3749         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3750 }
3751 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3752 #endif
3753
3754 /**
3755  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
3756  * @p: object to reallocate memory for.
3757  * @new_size: how many bytes of memory are required.
3758  * @flags: the type of memory to allocate.
3759  *
3760  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
3761  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
3762  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
3763  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
3764  */
3765 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
3766 {
3767         struct kmem_cache *cache, *new_cache;
3768         void *ret;
3769
3770         if (unlikely(!p))
3771                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3772
3773         if (unlikely(!new_size)) {
3774                 kfree(p);
3775                 return NULL;
3776         }
3777
3778         cache = virt_to_cache(p);
3779         new_cache = __find_general_cachep(new_size, flags);
3780
3781         /*
3782          * If new size fits in the current cache, bail out.
3783          */
3784         if (likely(cache == new_cache))
3785                 return (void *)p;
3786
3787         /*
3788          * We are on the slow-path here so do not use __cache_alloc
3789          * because it bloats kernel text.
3790          */
3791         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3792         if (ret) {
3793                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
3794                 kfree(p);
3795         }
3796         return ret;
3797 }
3798 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
3799
3800 /**
3801  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3802  * @cachep: The cache the allocation was from.
3803  * @objp: The previously allocated object.
3804  *
3805  * Free an object which was previously allocated from this
3806  * cache.
3807  */
3808 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3809 {
3810         unsigned long flags;
3811
3812         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3813
3814         local_irq_save(flags);
3815         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3816         __cache_free(cachep, objp);
3817         local_irq_restore(flags);
3818 }
3819 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3820
3821 /**
3822  * kfree - free previously allocated memory
3823  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3824  *
3825  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3826  *
3827  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3828  * or you will run into trouble.
3829  */
3830 void kfree(const void *objp)
3831 {
3832         struct kmem_cache *c;
3833         unsigned long flags;
3834
3835         if (unlikely(!objp))
3836                 return;
3837         local_irq_save(flags);
3838         kfree_debugcheck(objp);
3839         c = virt_to_cache(objp);
3840         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3841         __cache_free(c, (void *)objp);
3842         local_irq_restore(flags);
3843 }
3844 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3845
3846 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3847 {
3848         return obj_size(cachep);
3849 }
3850 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3851
3852 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3853 {
3854         return cachep->name;
3855 }
3856 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3857
3858 /*
3859  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3860  */
3861 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3862 {
3863         int node;
3864         struct kmem_list3 *l3;
3865         struct array_cache *new_shared;
3866         struct array_cache **new_alien = NULL;
3867
3868         for_each_online_node(node) {
3869
3870                 if (use_alien_caches) {
3871                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3872                         if (!new_alien)
3873                                 goto fail;
3874                 }
3875
3876                 new_shared = NULL;
3877                 if (cachep->shared) {
3878                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3879                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3880                                         0xbaadf00d);
3881                         if (!new_shared) {
3882                                 free_alien_cache(new_alien);
3883                                 goto fail;
3884                         }
3885                 }
3886
3887                 l3 = cachep->nodelists[node];
3888                 if (l3) {
3889                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3890
3891                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3892
3893                         if (shared)
3894                                 free_block(cachep, shared->entry,
3895                                                 shared->avail, node);
3896
3897                         l3->shared = new_shared;
3898                         if (!l3->alien) {
3899                                 l3->alien = new_alien;
3900                                 new_alien = NULL;
3901                         }
3902                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3903                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3904                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3905                         kfree(shared);
3906                         free_alien_cache(new_alien);
3907                         continue;
3908                 }
3909                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3910                 if (!l3) {
3911                         free_alien_cache(new_alien);
3912                         kfree(new_shared);
3913                         goto fail;
3914                 }
3915
3916                 kmem_list3_init(l3);
3917                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3918                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3919                 l3->shared = new_shared;
3920                 l3->alien = new_alien;
3921                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3922                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3923                 cachep->nodelists[node] = l3;
3924         }
3925         return 0;
3926
3927 fail:
3928         if (!cachep->next.next) {
3929                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3930                 node--;
3931                 while (node >= 0) {
3932                         if (cachep->nodelists[node]) {
3933                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3934
3935                                 kfree(l3->shared);
3936                                 free_alien_cache(l3->alien);
3937                                 kfree(l3);
3938                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3939                         }
3940                         node--;
3941                 }
3942         }
3943         return -ENOMEM;
3944 }
3945
3946 struct ccupdate_struct {
3947         struct kmem_cache *cachep;
3948         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3949 };
3950
3951 static void do_ccupdate_local(void *info)
3952 {
3953         struct ccupdate_struct *new = info;
3954         struct array_cache *old;
3955
3956         check_irq_off();
3957         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3958
3959         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3960         new->new[smp_processor_id()] = old;
3961 }
3962
3963 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3964 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3965                                 int batchcount, int shared)
3966 {
3967         struct ccupdate_struct *new;
3968         int i;
3969
3970         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3971         if (!new)
3972                 return -ENOMEM;
3973
3974         for_each_online_cpu(i) {
3975                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3976                                                 batchcount);
3977                 if (!new->new[i]) {
3978                         for (i--; i >= 0; i--)
3979                                 kfree(new->new[i]);
3980                         kfree(new);
3981                         return -ENOMEM;
3982                 }
3983         }
3984         new->cachep = cachep;
3985
3986         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3987
3988         check_irq_on();
3989         cachep->batchcount = batchcount;
3990         cachep->limit = limit;
3991         cachep->shared = shared;
3992
3993         for_each_online_cpu(i) {
3994                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3995                 if (!ccold)
3996                         continue;
3997                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3998                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3999                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
4000                 kfree(ccold);
4001         }
4002         kfree(new);
4003         return alloc_kmemlist(cachep);
4004 }
4005
4006 /* Called with cache_chain_mutex held always */
4007 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
4008 {
4009         int err;
4010         int limit, shared;
4011
4012         /*
4013          * The head array serves three purposes:
4014          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4015          * - reduce the number of spinlock operations.
4016          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4017          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4018          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4019          * Bonwick.
4020          */
4021         if (cachep->buffer_size > 131072)
4022                 limit = 1;
4023         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
4024                 limit = 8;
4025         else if (cachep->buffer_size > 1024)
4026                 limit = 24;
4027         else if (cachep->buffer_size > 256)
4028                 limit = 54;
4029         else
4030                 limit = 120;
4031
4032         /*
4033          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4034          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4035          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4036          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4037          * replaces Bonwick's magazine layer.
4038          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4039          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4040          */
4041         shared = 0;
4042         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4043                 shared = 8;
4044
4045 #if DEBUG
4046         /*
4047          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4048          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4049          */
4050         if (limit > 32)
4051                 limit = 32;
4052 #endif
4053         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4054         if (err)
4055                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4056                        cachep->name, -err);
4057         return err;
4058 }
4059
4060 /*
4061  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4062  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4063  * if drain_array() is used on the shared array.
4064  */
4065 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4066                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4067 {
4068         int tofree;
4069
4070         if (!ac || !ac->avail)
4071                 return;
4072         if (ac->touched && !force) {
4073                 ac->touched = 0;
4074         } else {
4075                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4076                 if (ac->avail) {
4077                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4078                         if (tofree > ac->avail)
4079                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4080                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4081                         ac->avail -= tofree;
4082                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4083                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4084                 }
4085                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4086         }
4087 }
4088
4089 /**
4090  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4091  * @w: work descriptor
4092  *
4093  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4094  * Purpose:
4095  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4096  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4097  *
4098  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4099  * again on the next iteration.
4100  */
4101 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4102 {
4103         struct kmem_cache *searchp;
4104         struct kmem_list3 *l3;
4105         int node = numa_node_id();
4106         struct delayed_work *work =
4107                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4108
4109         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4110                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4111                 goto out;
4112
4113         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4114                 check_irq_on();
4115
4116                 /*
4117                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4118                  * have established with reasonable certainty that
4119                  * we can do some work if the lock was obtained.
4120                  */
4121                 l3 = searchp->nodelists[node];
4122
4123                 reap_alien(searchp, l3);
4124
4125                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4126
4127                 /*
4128                  * These are racy checks but it does not matter
4129                  * if we skip one check or scan twice.
4130                  */
4131                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4132                         goto next;
4133
4134                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4135
4136                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4137
4138                 if (l3->free_touched)
4139                         l3->free_touched = 0;
4140                 else {
4141                         int freed;
4142
4143                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4144                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4145                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4146                 }
4147 next:
4148                 cond_resched();
4149         }
4150         check_irq_on();
4151         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4152         next_reap_node();
4153 out:
4154         /* Set up the next iteration */
4155         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4156 }
4157
4158 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4159
4160 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4161 {
4162         /*
4163          * Output format version, so at least we can change it
4164          * without _too_ many complaints.
4165          */
4166 #if STATS
4167         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4168 #else
4169         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4170 #endif
4171         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4172                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4173         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4174         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4175 #if STATS
4176         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4177                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4178         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4179 #endif
4180         seq_putc(m, '\n');
4181 }
4182
4183 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4184 {
4185         loff_t n = *pos;
4186         struct list_head *p;
4187
4188         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4189         if (!n)
4190                 print_slabinfo_header(m);
4191         p = cache_chain.next;
4192         while (n--) {
4193                 p = p->next;
4194                 if (p == &cache_chain)
4195                         return NULL;
4196         }
4197         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4198 }
4199
4200 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4201 {
4202         struct kmem_cache *cachep = p;
4203         ++*pos;
4204         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4205                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4206 }
4207
4208 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4209 {
4210         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4211 }
4212
4213 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4214 {
4215         struct kmem_cache *cachep = p;
4216         struct slab *slabp;
4217         unsigned long active_objs;
4218         unsigned long num_objs;
4219         unsigned long active_slabs = 0;
4220         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4221         const char *name;
4222         char *error = NULL;
4223         int node;
4224         struct kmem_list3 *l3;
4225
4226         active_objs = 0;
4227         num_slabs = 0;
4228         for_each_online_node(node) {
4229                 l3 = cachep->nodelists[node];
4230                 if (!l3)
4231                         continue;
4232
4233                 check_irq_on();
4234                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4235
4236                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4237                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4238                                 error = "slabs_full accounting error";
4239                         active_objs += cachep->num;
4240                         active_slabs++;
4241                 }
4242                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4243                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4244                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4245                         if (!slabp->inuse && !error)
4246                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4247                         active_objs += slabp->inuse;
4248                         active_slabs++;
4249                 }
4250                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4251                         if (slabp->inuse && !error)
4252                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4253                         num_slabs++;
4254                 }
4255                 free_objects += l3->free_objects;
4256                 if (l3->shared)
4257                         shared_avail += l3->shared->avail;
4258
4259                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4260         }
4261         num_slabs += active_slabs;
4262         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4263         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4264                 error = "free_objects accounting error";
4265
4266         name = cachep->name;
4267         if (error)
4268                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4269
4270         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4271                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4272                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4273         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4274                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4275         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4276                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4277 #if STATS
4278         {                       /* list3 stats */
4279                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4280                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4281                 unsigned long grown = cachep->grown;
4282                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4283                 unsigned long errors = cachep->errors;
4284                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4285                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4286                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4287                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4288
4289                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4290                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4291                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4292                                 node_frees, overflows);
4293         }
4294         /* cpu stats */
4295         {
4296                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4297                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4298                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4299                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4300
4301                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4302                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4303         }
4304 #endif
4305         seq_putc(m, '\n');
4306         return 0;
4307 }
4308
4309 /*
4310  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4311  *
4312  * Output layout:
4313  * cache-name
4314  * num-active-objs
4315  * total-objs
4316  * object size
4317  * num-active-slabs
4318  * total-slabs
4319  * num-pages-per-slab
4320  * + further values on SMP and with statistics enabled
4321  */
4322
4323 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4324         .start = s_start,
4325         .next = s_next,
4326         .stop = s_stop,
4327         .show = s_show,
4328 };
4329
4330 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4331 /**
4332  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4333  * @file: unused
4334  * @buffer: user buffer
4335  * @count: data length
4336  * @ppos: unused
4337  */
4338 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4339                        size_t count, loff_t *ppos)
4340 {
4341         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4342         int limit, batchcount, shared, res;
4343         struct kmem_cache *cachep;
4344
4345         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4346                 return -EINVAL;
4347         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4348                 return -EFAULT;
4349         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4350
4351         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4352         if (!tmp)
4353                 return -EINVAL;
4354         *tmp = '\0';
4355         tmp++;
4356         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4357                 return -EINVAL;
4358
4359         /* Find the cache in the chain of caches. */
4360         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4361         res = -EINVAL;
4362         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4363                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4364                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4365                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4366                                 res = 0;
4367                         } else {
4368                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4369                                                        batchcount, shared);
4370                         }
4371                         break;
4372                 }
4373         }
4374         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4375         if (res >= 0)
4376                 res = count;
4377         return res;
4378 }
4379
4380 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4381
4382 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4383 {
4384         loff_t n = *pos;
4385         struct list_head *p;
4386
4387         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4388         p = cache_chain.next;
4389         while (n--) {
4390                 p = p->next;
4391                 if (p == &cache_chain)
4392                         return NULL;
4393         }
4394         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4395 }
4396
4397 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4398 {
4399         unsigned long *p;
4400         int l;
4401         if (!v)
4402                 return 1;
4403         l = n[1];
4404         p = n + 2;
4405         while (l) {
4406                 int i = l/2;
4407                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4408                 if (*q == v) {
4409                         q[1]++;
4410                         return 1;
4411                 }
4412                 if (*q > v) {
4413                         l = i;
4414                 } else {
4415                         p = q + 2;
4416                         l -= i + 1;
4417                 }
4418         }
4419         if (++n[1] == n[0])
4420                 return 0;
4421         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4422         p[0] = v;
4423         p[1] = 1;
4424         return 1;
4425 }
4426
4427 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4428 {
4429         void *p;
4430         int i;
4431         if (n[0] == n[1])
4432                 return;
4433         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4434                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4435                         continue;
4436                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4437                         return;
4438         }
4439 }
4440
4441 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4442 {
4443 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4444         unsigned long offset, size;
4445         char modname[MODULE_NAME_LEN + 1], name[KSYM_NAME_LEN + 1];
4446
4447         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4448                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4449                 if (modname[0])
4450                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4451                 return;
4452         }
4453 #endif
4454         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4455 }
4456
4457 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4458 {
4459         struct kmem_cache *cachep = p;
4460         struct slab *slabp;
4461         struct kmem_list3 *l3;
4462         const char *name;
4463         unsigned long *n = m->private;
4464         int node;
4465         int i;
4466
4467         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4468                 return 0;
4469         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4470                 return 0;
4471
4472         /* OK, we can do it */
4473
4474         n[1] = 0;
4475
4476         for_each_online_node(node) {
4477                 l3 = cachep->nodelists[node];
4478                 if (!l3)
4479                         continue;
4480
4481                 check_irq_on();
4482                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4483
4484                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4485                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4486                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4487                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4488                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4489         }
4490         name = cachep->name;
4491         if (n[0] == n[1]) {
4492                 /* Increase the buffer size */
4493                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4494                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4495                 if (!m->private) {
4496                         /* Too bad, we are really out */
4497                         m->private = n;
4498                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4499                         return -ENOMEM;
4500                 }
4501                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4502                 kfree(n);
4503                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4504                 /* Now make sure this entry will be retried */
4505                 m->count = m->size;
4506                 return 0;
4507         }
4508         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4509                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4510                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4511                 seq_putc(m, '\n');
4512         }
4513
4514         return 0;
4515 }
4516
4517 const struct seq_operations slabstats_op = {
4518         .start = leaks_start,
4519         .next = s_next,
4520         .stop = s_stop,
4521         .show = leaks_show,
4522 };
4523 #endif
4524 #endif
4525
4526 /**
4527  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4528  * @objp: Pointer to the object
4529  *
4530  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4531  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4532  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4533  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4534  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4535  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4536  * must not be freed during the duration of the call.
4537  */
4538 size_t ksize(const void *objp)
4539 {
4540         if (unlikely(objp == NULL))
4541                 return 0;
4542
4543         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4544 }