Make page->private usable in compound pages
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
120  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
124  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
125  *
126  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
127  */
128
129 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
130 #define DEBUG           1
131 #define STATS           1
132 #define FORCED_DEBUG    1
133 #else
134 #define DEBUG           0
135 #define STATS           0
136 #define FORCED_DEBUG    0
137 #endif
138
139 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
140 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
141
142 #ifndef cache_line_size
143 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
144 #endif
145
146 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
147 /*
148  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
149  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
150  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
151  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
152  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that this flag disables some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392
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 *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
541 {
542         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
543         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
544 }
545
546 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
547 {
548         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
549         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
550                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
551                                          2 * BYTES_PER_WORD);
552         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
553 }
554
555 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
556 {
557         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
558         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
559 }
560
561 #else
562
563 #define obj_offset(x)                   0
564 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
565 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
566 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
567 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
568
569 #endif
570
571 /*
572  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
573  * order.
574  */
575 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
576 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
577 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
578 #elif defined(CONFIG_MMU)
579 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
580 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
581 #else
582 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
583 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
584 #endif
585
586 /*
587  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
588  */
589 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
590 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
591 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
592
593 /*
594  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
595  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
596  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
597  */
598 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
599 {
600         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
601 }
602
603 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
604 {
605         page = compound_head(page);
606         BUG_ON(!PageSlab(page));
607         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
608 }
609
610 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
611 {
612         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
613 }
614
615 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
616 {
617         page = compound_head(page);
618         BUG_ON(!PageSlab(page));
619         return (struct slab *)page->lru.prev;
620 }
621
622 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
623 {
624         struct page *page = virt_to_page(obj);
625         return page_get_cache(page);
626 }
627
628 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
629 {
630         struct page *page = virt_to_page(obj);
631         return page_get_slab(page);
632 }
633
634 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
635                                  unsigned int idx)
636 {
637         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
638 }
639
640 /*
641  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
642  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
643  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
644  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
645  */
646 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
647                                         const struct slab *slab, void *obj)
648 {
649         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
650         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
651 }
652
653 /*
654  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
655  */
656 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
657 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
658 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
659         CACHE(ULONG_MAX)
660 #undef CACHE
661 };
662 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
663
664 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
665 struct cache_names {
666         char *name;
667         char *name_dma;
668 };
669
670 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
671 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
672 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
673         {NULL,}
674 #undef CACHE
675 };
676
677 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
678     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
679 static struct arraycache_init initarray_generic =
680     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
681
682 /* internal cache of cache description objs */
683 static struct kmem_cache cache_cache = {
684         .batchcount = 1,
685         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
686         .shared = 1,
687         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
688         .name = "kmem_cache",
689 };
690
691 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
692
693 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
694
695 /*
696  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
697  * for other slabs "off slab".
698  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
699  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
700  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
701  *
702  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
703  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
704  * then comes back up during hotplug
705  */
706 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
707 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
708
709 static inline void init_lock_keys(void)
710
711 {
712         int q;
713         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
714
715         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
716                 for_each_node(q) {
717                         struct array_cache **alc;
718                         int r;
719                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
720                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
721                                 continue;
722                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
723                         alc = l3->alien;
724                         /*
725                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
726                          * should go away when common slab code is taught to
727                          * work even without alien caches.
728                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
729                          * for alloc_alien_cache,
730                          */
731                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
732                                 continue;
733                         for_each_node(r) {
734                                 if (alc[r])
735                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
736                                              &on_slab_alc_key);
737                         }
738                 }
739                 s++;
740         }
741 }
742 #else
743 static inline void init_lock_keys(void)
744 {
745 }
746 #endif
747
748 /*
749  * 1. Guard access to the cache-chain.
750  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
751  */
752 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
753 static struct list_head cache_chain;
754
755 /*
756  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
757  * until the general caches are up.
758  */
759 static enum {
760         NONE,
761         PARTIAL_AC,
762         PARTIAL_L3,
763         FULL
764 } g_cpucache_up;
765
766 /*
767  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
768  */
769 int slab_is_available(void)
770 {
771         return g_cpucache_up == FULL;
772 }
773
774 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
775
776 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
777 {
778         return cachep->array[smp_processor_id()];
779 }
780
781 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
782                                                         gfp_t gfpflags)
783 {
784         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
785
786 #if DEBUG
787         /* This happens if someone tries to call
788          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
789          * the generic caches are initialized.
790          */
791         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
792 #endif
793         while (size > csizep->cs_size)
794                 csizep++;
795
796         /*
797          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
798          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
799          * for large kmalloc calls required.
800          */
801 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
802         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
803                 return csizep->cs_dmacachep;
804 #endif
805         return csizep->cs_cachep;
806 }
807
808 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
809 {
810         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
811 }
812
813 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
814 {
815         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
816 }
817
818 /*
819  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
820  */
821 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
822                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
823                            unsigned int *num)
824 {
825         int nr_objs;
826         size_t mgmt_size;
827         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
828
829         /*
830          * The slab management structure can be either off the slab or
831          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
832          * slab is used for:
833          *
834          * - The struct slab
835          * - One kmem_bufctl_t for each object
836          * - Padding to respect alignment of @align
837          * - @buffer_size bytes for each object
838          *
839          * If the slab management structure is off the slab, then the
840          * alignment will already be calculated into the size. Because
841          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
842          * correct alignment when allocated.
843          */
844         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
845                 mgmt_size = 0;
846                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
847
848                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
849                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
850         } else {
851                 /*
852                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
853                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
854                  * least @align. In the worst case, this result will
855                  * be one greater than the number of objects that fit
856                  * into the memory allocation when taking the padding
857                  * into account.
858                  */
859                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
860                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
861
862                 /*
863                  * This calculated number will be either the right
864                  * amount, or one greater than what we want.
865                  */
866                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
867                        > slab_size)
868                         nr_objs--;
869
870                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
871                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
872
873                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
874         }
875         *num = nr_objs;
876         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
877 }
878
879 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
880
881 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
882                         char *msg)
883 {
884         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
885                function, cachep->name, msg);
886         dump_stack();
887 }
888
889 /*
890  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
891  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
892  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
893  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
894  * line
895   */
896
897 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
898 static int __init noaliencache_setup(char *s)
899 {
900         use_alien_caches = 0;
901         return 1;
902 }
903 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
904
905 #ifdef CONFIG_NUMA
906 /*
907  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
908  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
909  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
910  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
911  */
912 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
913
914 static void init_reap_node(int cpu)
915 {
916         int node;
917
918         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
919         if (node == MAX_NUMNODES)
920                 node = first_node(node_online_map);
921
922         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
923 }
924
925 static void next_reap_node(void)
926 {
927         int node = __get_cpu_var(reap_node);
928
929         /*
930          * Also drain per cpu pages on remote zones
931          */
932         if (node != numa_node_id())
933                 drain_node_pages(node);
934
935         node = next_node(node, node_online_map);
936         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
937                 node = first_node(node_online_map);
938         __get_cpu_var(reap_node) = node;
939 }
940
941 #else
942 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
943 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
944 #endif
945
946 /*
947  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
948  * via the workqueue/eventd.
949  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
950  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
951  * lock.
952  */
953 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
954 {
955         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
956
957         /*
958          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
959          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
960          * at that time.
961          */
962         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
963                 init_reap_node(cpu);
964                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
965                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
966                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
967         }
968 }
969
970 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
971                                             int batchcount)
972 {
973         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
974         struct array_cache *nc = NULL;
975
976         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
977         if (nc) {
978                 nc->avail = 0;
979                 nc->limit = entries;
980                 nc->batchcount = batchcount;
981                 nc->touched = 0;
982                 spin_lock_init(&nc->lock);
983         }
984         return nc;
985 }
986
987 /*
988  * Transfer objects in one arraycache to another.
989  * Locking must be handled by the caller.
990  *
991  * Return the number of entries transferred.
992  */
993 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
994                 struct array_cache *from, unsigned int max)
995 {
996         /* Figure out how many entries to transfer */
997         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
998
999         if (!nr)
1000                 return 0;
1001
1002         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1003                         sizeof(void *) *nr);
1004
1005         from->avail -= nr;
1006         to->avail += nr;
1007         to->touched = 1;
1008         return nr;
1009 }
1010
1011 #ifndef CONFIG_NUMA
1012
1013 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1014 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1015
1016 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1017 {
1018         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1019 }
1020
1021 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1022 {
1023 }
1024
1025 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1026 {
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1031                 gfp_t flags)
1032 {
1033         return NULL;
1034 }
1035
1036 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1037                  gfp_t flags, int nodeid)
1038 {
1039         return NULL;
1040 }
1041
1042 #else   /* CONFIG_NUMA */
1043
1044 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1045 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1046
1047 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1048 {
1049         struct array_cache **ac_ptr;
1050         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1051         int i;
1052
1053         if (limit > 1)
1054                 limit = 12;
1055         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1056         if (ac_ptr) {
1057                 for_each_node(i) {
1058                         if (i == node || !node_online(i)) {
1059                                 ac_ptr[i] = NULL;
1060                                 continue;
1061                         }
1062                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1063                         if (!ac_ptr[i]) {
1064                                 for (i--; i <= 0; i--)
1065                                         kfree(ac_ptr[i]);
1066                                 kfree(ac_ptr);
1067                                 return NULL;
1068                         }
1069                 }
1070         }
1071         return ac_ptr;
1072 }
1073
1074 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1075 {
1076         int i;
1077
1078         if (!ac_ptr)
1079                 return;
1080         for_each_node(i)
1081             kfree(ac_ptr[i]);
1082         kfree(ac_ptr);
1083 }
1084
1085 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1086                                 struct array_cache *ac, int node)
1087 {
1088         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1089
1090         if (ac->avail) {
1091                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1092                 /*
1093                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1094                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1095                  * into the free lists and getting them back later.
1096                  */
1097                 if (rl3->shared)
1098                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1099
1100                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1101                 ac->avail = 0;
1102                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1103         }
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1108  */
1109 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1110 {
1111         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1112
1113         if (l3->alien) {
1114                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1115
1116                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1117                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1118                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1119                 }
1120         }
1121 }
1122
1123 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1124                                 struct array_cache **alien)
1125 {
1126         int i = 0;
1127         struct array_cache *ac;
1128         unsigned long flags;
1129
1130         for_each_online_node(i) {
1131                 ac = alien[i];
1132                 if (ac) {
1133                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1134                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1135                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1136                 }
1137         }
1138 }
1139
1140 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1141 {
1142         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1143         int nodeid = slabp->nodeid;
1144         struct kmem_list3 *l3;
1145         struct array_cache *alien = NULL;
1146         int node;
1147
1148         node = numa_node_id();
1149
1150         /*
1151          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1152          * cache on this cpu.
1153          */
1154         if (likely(slabp->nodeid == node))
1155                 return 0;
1156
1157         l3 = cachep->nodelists[node];
1158         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1159         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1160                 alien = l3->alien[nodeid];
1161                 spin_lock(&alien->lock);
1162                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1163                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1164                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1165                 }
1166                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1167                 spin_unlock(&alien->lock);
1168         } else {
1169                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1170                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1171                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1172         }
1173         return 1;
1174 }
1175 #endif
1176
1177 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1178                                     unsigned long action, void *hcpu)
1179 {
1180         long cpu = (long)hcpu;
1181         struct kmem_cache *cachep;
1182         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1183         int node = cpu_to_node(cpu);
1184         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1185
1186         switch (action) {
1187         case CPU_UP_PREPARE:
1188                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1189                 /*
1190                  * We need to do this right in the beginning since
1191                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1192                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1193                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1194                  */
1195
1196                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1197                         /*
1198                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1199                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1200                          * node has not already allocated this
1201                          */
1202                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1203                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1204                                 if (!l3)
1205                                         goto bad;
1206                                 kmem_list3_init(l3);
1207                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1208                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1209
1210                                 /*
1211                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1212                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1213                                  * protection here.
1214                                  */
1215                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1216                         }
1217
1218                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1219                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1220                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1221                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1222                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1223                 }
1224
1225                 /*
1226                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1227                  * array caches
1228                  */
1229                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1230                         struct array_cache *nc;
1231                         struct array_cache *shared = NULL;
1232                         struct array_cache **alien = NULL;
1233
1234                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1235                                                 cachep->batchcount);
1236                         if (!nc)
1237                                 goto bad;
1238                         if (cachep->shared) {
1239                                 shared = alloc_arraycache(node,
1240                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1241                                         0xbaadf00d);
1242                                 if (!shared)
1243                                         goto bad;
1244                         }
1245                         if (use_alien_caches) {
1246                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1247                                 if (!alien)
1248                                         goto bad;
1249                         }
1250                         cachep->array[cpu] = nc;
1251                         l3 = cachep->nodelists[node];
1252                         BUG_ON(!l3);
1253
1254                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1255                         if (!l3->shared) {
1256                                 /*
1257                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1258                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1259                                  */
1260                                 l3->shared = shared;
1261                                 shared = NULL;
1262                         }
1263 #ifdef CONFIG_NUMA
1264                         if (!l3->alien) {
1265                                 l3->alien = alien;
1266                                 alien = NULL;
1267                         }
1268 #endif
1269                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1270                         kfree(shared);
1271                         free_alien_cache(alien);
1272                 }
1273                 break;
1274         case CPU_ONLINE:
1275                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1276                 start_cpu_timer(cpu);
1277                 break;
1278 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1279         case CPU_DOWN_PREPARE:
1280                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1281                 break;
1282         case CPU_DOWN_FAILED:
1283                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1284                 break;
1285         case CPU_DEAD:
1286                 /*
1287                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1288                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1289                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1290                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1291                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1292                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1293                  */
1294                 /* fall thru */
1295 #endif
1296         case CPU_UP_CANCELED:
1297                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1298                         struct array_cache *nc;
1299                         struct array_cache *shared;
1300                         struct array_cache **alien;
1301                         cpumask_t mask;
1302
1303                         mask = node_to_cpumask(node);
1304                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1305                         nc = cachep->array[cpu];
1306                         cachep->array[cpu] = NULL;
1307                         l3 = cachep->nodelists[node];
1308
1309                         if (!l3)
1310                                 goto free_array_cache;
1311
1312                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1313
1314                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1315                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1316                         if (nc)
1317                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1318
1319                         if (!cpus_empty(mask)) {
1320                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1321                                 goto free_array_cache;
1322                         }
1323
1324                         shared = l3->shared;
1325                         if (shared) {
1326                                 free_block(cachep, shared->entry,
1327                                            shared->avail, node);
1328                                 l3->shared = NULL;
1329                         }
1330
1331                         alien = l3->alien;
1332                         l3->alien = NULL;
1333
1334                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1335
1336                         kfree(shared);
1337                         if (alien) {
1338                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1339                                 free_alien_cache(alien);
1340                         }
1341 free_array_cache:
1342                         kfree(nc);
1343                 }
1344                 /*
1345                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1346                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1347                  * shrink each nodelist to its limit.
1348                  */
1349                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1350                         l3 = cachep->nodelists[node];
1351                         if (!l3)
1352                                 continue;
1353                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1354                 }
1355                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1356                 break;
1357         }
1358         return NOTIFY_OK;
1359 bad:
1360         return NOTIFY_BAD;
1361 }
1362
1363 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1364         &cpuup_callback, NULL, 0
1365 };
1366
1367 /*
1368  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1369  */
1370 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1371                         int nodeid)
1372 {
1373         struct kmem_list3 *ptr;
1374
1375         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1376         BUG_ON(!ptr);
1377
1378         local_irq_disable();
1379         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1380         /*
1381          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1382          */
1383         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1384
1385         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1386         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1387         local_irq_enable();
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1392  * before smp_init().
1393  */
1394 void __init kmem_cache_init(void)
1395 {
1396         size_t left_over;
1397         struct cache_sizes *sizes;
1398         struct cache_names *names;
1399         int i;
1400         int order;
1401         int node;
1402
1403         if (num_possible_nodes() == 1)
1404                 use_alien_caches = 0;
1405
1406         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1407                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1408                 if (i < MAX_NUMNODES)
1409                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1410         }
1411
1412         /*
1413          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1414          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1415          */
1416         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1417                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1418
1419         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1420          * from caches that do not exist yet:
1421          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1422          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1423          *    cache_cache is statically allocated.
1424          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1425          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1426          *    array at the end of the bootstrap.
1427          * 2) Create the first kmalloc cache.
1428          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1429          *    An __init data area is used for the head array.
1430          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1431          *    head arrays.
1432          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1433          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1434          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1435          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1436          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1437          */
1438
1439         node = numa_node_id();
1440
1441         /* 1) create the cache_cache */
1442         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1443         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1444         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1445         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1446         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1447
1448         /*
1449          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1450          * can be less than MAX_NUMNODES.
1451          */
1452         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1453                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1454 #if DEBUG
1455         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1456 #endif
1457         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1458                                         cache_line_size());
1459         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1460                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1461
1462         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1463                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1464                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1465                 if (cache_cache.num)
1466                         break;
1467         }
1468         BUG_ON(!cache_cache.num);
1469         cache_cache.gfporder = order;
1470         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1471         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1472                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1473
1474         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1475         sizes = malloc_sizes;
1476         names = cache_names;
1477
1478         /*
1479          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1480          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1481          * bug.
1482          */
1483
1484         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1485                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1486                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1487                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1488                                         NULL, NULL);
1489
1490         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1491                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1492                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1493                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1494                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1495                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1496                                 NULL, NULL);
1497         }
1498
1499         slab_early_init = 0;
1500
1501         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1502                 /*
1503                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1504                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1505                  * eliminates "false sharing".
1506                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1507                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1508                  */
1509                 if (!sizes->cs_cachep) {
1510                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1511                                         sizes->cs_size,
1512                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1513                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1514                                         NULL, NULL);
1515                 }
1516 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1517                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1518                                         names->name_dma,
1519                                         sizes->cs_size,
1520                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1521                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1522                                                 SLAB_PANIC,
1523                                         NULL, NULL);
1524 #endif
1525                 sizes++;
1526                 names++;
1527         }
1528         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1529         {
1530                 struct array_cache *ptr;
1531
1532                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1533
1534                 local_irq_disable();
1535                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1536                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1537                        sizeof(struct arraycache_init));
1538                 /*
1539                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1540                  */
1541                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1542
1543                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1544                 local_irq_enable();
1545
1546                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1547
1548                 local_irq_disable();
1549                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1550                        != &initarray_generic.cache);
1551                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1552                        sizeof(struct arraycache_init));
1553                 /*
1554                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1555                  */
1556                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1557
1558                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1559                     ptr;
1560                 local_irq_enable();
1561         }
1562         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1563         {
1564                 int nid;
1565
1566                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1567                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1568
1569                 for_each_online_node(nid) {
1570                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1571                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1572
1573                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1574                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1575                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1576                         }
1577                 }
1578         }
1579
1580         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1581         {
1582                 struct kmem_cache *cachep;
1583                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1584                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1585                         if (enable_cpucache(cachep))
1586                                 BUG();
1587                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1588         }
1589
1590         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1591         init_lock_keys();
1592
1593
1594         /* Done! */
1595         g_cpucache_up = FULL;
1596
1597         /*
1598          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1599          * cpu_cache_get for all new cpus
1600          */
1601         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1602
1603         /*
1604          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1605          * of the kernel is not yet operational.
1606          */
1607 }
1608
1609 static int __init cpucache_init(void)
1610 {
1611         int cpu;
1612
1613         /*
1614          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1615          */
1616         for_each_online_cpu(cpu)
1617                 start_cpu_timer(cpu);
1618         return 0;
1619 }
1620 __initcall(cpucache_init);
1621
1622 /*
1623  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1624  *
1625  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1626  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1627  * would be relatively rare and ignorable.
1628  */
1629 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1630 {
1631         struct page *page;
1632         int nr_pages;
1633         int i;
1634
1635 #ifndef CONFIG_MMU
1636         /*
1637          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1638          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1639          */
1640         flags |= __GFP_COMP;
1641 #endif
1642
1643         flags |= cachep->gfpflags;
1644
1645         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1646         if (!page)
1647                 return NULL;
1648
1649         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1650         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1651                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1652                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1653         else
1654                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1655                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1656         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1657                 __SetPageSlab(page + i);
1658         return page_address(page);
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Interface to system's page release.
1663  */
1664 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1665 {
1666         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1667         struct page *page = virt_to_page(addr);
1668         const unsigned long nr_freed = i;
1669
1670         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1671                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1672                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1673         else
1674                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1675                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1676         while (i--) {
1677                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1678                 __ClearPageSlab(page);
1679                 page++;
1680         }
1681         if (current->reclaim_state)
1682                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1683         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1684 }
1685
1686 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1687 {
1688         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1689         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1690
1691         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1692         if (OFF_SLAB(cachep))
1693                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1694 }
1695
1696 #if DEBUG
1697
1698 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1699 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1700                             unsigned long caller)
1701 {
1702         int size = obj_size(cachep);
1703
1704         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1705
1706         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1707                 return;
1708
1709         *addr++ = 0x12345678;
1710         *addr++ = caller;
1711         *addr++ = smp_processor_id();
1712         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1713         {
1714                 unsigned long *sptr = &caller;
1715                 unsigned long svalue;
1716
1717                 while (!kstack_end(sptr)) {
1718                         svalue = *sptr++;
1719                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1720                                 *addr++ = svalue;
1721                                 size -= sizeof(unsigned long);
1722                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1723                                         break;
1724                         }
1725                 }
1726
1727         }
1728         *addr++ = 0x87654321;
1729 }
1730 #endif
1731
1732 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1733 {
1734         int size = obj_size(cachep);
1735         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1736
1737         memset(addr, val, size);
1738         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1739 }
1740
1741 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1742 {
1743         int i;
1744         unsigned char error = 0;
1745         int bad_count = 0;
1746
1747         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1748         for (i = 0; i < limit; i++) {
1749                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1750                         error = data[offset + i];
1751                         bad_count++;
1752                 }
1753                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1754         }
1755         printk("\n");
1756
1757         if (bad_count == 1) {
1758                 error ^= POISON_FREE;
1759                 if (!(error & (error - 1))) {
1760                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1761                                         "bad RAM.\n");
1762 #ifdef CONFIG_X86
1763                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1764                                         "test tool.\n");
1765 #else
1766                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1767 #endif
1768                 }
1769         }
1770 }
1771 #endif
1772
1773 #if DEBUG
1774
1775 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1776 {
1777         int i, size;
1778         char *realobj;
1779
1780         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1781                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1782                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1783                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1784         }
1785
1786         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1787                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1788                         *dbg_userword(cachep, objp));
1789                 print_symbol("(%s)",
1790                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1791                 printk("\n");
1792         }
1793         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1794         size = obj_size(cachep);
1795         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1796                 int limit;
1797                 limit = 16;
1798                 if (i + limit > size)
1799                         limit = size - i;
1800                 dump_line(realobj, i, limit);
1801         }
1802 }
1803
1804 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1805 {
1806         char *realobj;
1807         int size, i;
1808         int lines = 0;
1809
1810         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1811         size = obj_size(cachep);
1812
1813         for (i = 0; i < size; i++) {
1814                 char exp = POISON_FREE;
1815                 if (i == size - 1)
1816                         exp = POISON_END;
1817                 if (realobj[i] != exp) {
1818                         int limit;
1819                         /* Mismatch ! */
1820                         /* Print header */
1821                         if (lines == 0) {
1822                                 printk(KERN_ERR
1823                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1824                                         cachep->name, realobj, size);
1825                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1826                         }
1827                         /* Hexdump the affected line */
1828                         i = (i / 16) * 16;
1829                         limit = 16;
1830                         if (i + limit > size)
1831                                 limit = size - i;
1832                         dump_line(realobj, i, limit);
1833                         i += 16;
1834                         lines++;
1835                         /* Limit to 5 lines */
1836                         if (lines > 5)
1837                                 break;
1838                 }
1839         }
1840         if (lines != 0) {
1841                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1842                  * exist:
1843                  */
1844                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1845                 unsigned int objnr;
1846
1847                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1848                 if (objnr) {
1849                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1850                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1851                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1852                                realobj, size);
1853                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1854                 }
1855                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1856                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1857                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1858                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1859                                realobj, size);
1860                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1861                 }
1862         }
1863 }
1864 #endif
1865
1866 #if DEBUG
1867 /**
1868  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1869  * @cachep: cache pointer being destroyed
1870  * @slabp: slab pointer being destroyed
1871  *
1872  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1873  * destroyed.
1874  */
1875 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1876 {
1877         int i;
1878         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1879                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1880
1881                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1882 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1883                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1884                                         OFF_SLAB(cachep))
1885                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1886                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1887                         else
1888                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1889 #else
1890                         check_poison_obj(cachep, objp);
1891 #endif
1892                 }
1893                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1894                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1895                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1896                                            "was overwritten");
1897                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1898                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1899                                            "was overwritten");
1900                 }
1901                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1902                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1903         }
1904 }
1905 #else
1906 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1907 {
1908         if (cachep->dtor) {
1909                 int i;
1910                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1911                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1912                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1913                 }
1914         }
1915 }
1916 #endif
1917
1918 /**
1919  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1920  * @cachep: cache pointer being destroyed
1921  * @slabp: slab pointer being destroyed
1922  *
1923  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1924  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1925  * cache-lock is not held/needed.
1926  */
1927 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1928 {
1929         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1930
1931         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1932         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1933                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1934
1935                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1936                 slab_rcu->cachep = cachep;
1937                 slab_rcu->addr = addr;
1938                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1939         } else {
1940                 kmem_freepages(cachep, addr);
1941                 if (OFF_SLAB(cachep))
1942                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1943         }
1944 }
1945
1946 /*
1947  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1948  * size of kmem_list3.
1949  */
1950 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1951 {
1952         int node;
1953
1954         for_each_online_node(node) {
1955                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1956                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1957                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1958                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1959         }
1960 }
1961
1962 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1963 {
1964         int i;
1965         struct kmem_list3 *l3;
1966
1967         for_each_online_cpu(i)
1968             kfree(cachep->array[i]);
1969
1970         /* NUMA: free the list3 structures */
1971         for_each_online_node(i) {
1972                 l3 = cachep->nodelists[i];
1973                 if (l3) {
1974                         kfree(l3->shared);
1975                         free_alien_cache(l3->alien);
1976                         kfree(l3);
1977                 }
1978         }
1979         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1980 }
1981
1982
1983 /**
1984  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1985  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1986  * @size: size of objects to be created in this cache.
1987  * @align: required alignment for the objects.
1988  * @flags: slab allocation flags
1989  *
1990  * Also calculates the number of objects per slab.
1991  *
1992  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1993  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1994  * towards high-order requests, this should be changed.
1995  */
1996 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1997                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1998 {
1999         unsigned long offslab_limit;
2000         size_t left_over = 0;
2001         int gfporder;
2002
2003         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
2004                 unsigned int num;
2005                 size_t remainder;
2006
2007                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2008                 if (!num)
2009                         continue;
2010
2011                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2012                         /*
2013                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2014                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2015                          * looping condition in cache_grow().
2016                          */
2017                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2018                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2019
2020                         if (num > offslab_limit)
2021                                 break;
2022                 }
2023
2024                 /* Found something acceptable - save it away */
2025                 cachep->num = num;
2026                 cachep->gfporder = gfporder;
2027                 left_over = remainder;
2028
2029                 /*
2030                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2031                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2032                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2033                  */
2034                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2035                         break;
2036
2037                 /*
2038                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2039                  * currently bad for the gfp()s.
2040                  */
2041                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2042                         break;
2043
2044                 /*
2045                  * Acceptable internal fragmentation?
2046                  */
2047                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2048                         break;
2049         }
2050         return left_over;
2051 }
2052
2053 static int setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2054 {
2055         if (g_cpucache_up == FULL)
2056                 return enable_cpucache(cachep);
2057
2058         if (g_cpucache_up == NONE) {
2059                 /*
2060                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2061                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2062                  * further caches will BUG().
2063                  */
2064                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2065
2066                 /*
2067                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2068                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2069                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2070                  */
2071                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2072                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2073                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2074                 else
2075                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2076         } else {
2077                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2078                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2079
2080                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2081                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2082                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2083                 } else {
2084                         int node;
2085                         for_each_online_node(node) {
2086                                 cachep->nodelists[node] =
2087                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2088                                                 GFP_KERNEL, node);
2089                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2090                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2091                         }
2092                 }
2093         }
2094         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2095                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2096                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2097
2098         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2099         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2100         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2101         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2102         cachep->batchcount = 1;
2103         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2104         return 0;
2105 }
2106
2107 /**
2108  * kmem_cache_create - Create a cache.
2109  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2110  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2111  * @align: The required alignment for the objects.
2112  * @flags: SLAB flags
2113  * @ctor: A constructor for the objects.
2114  * @dtor: A destructor for the objects.
2115  *
2116  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2117  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2118  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2119  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2120  *
2121  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2122  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2123  *
2124  * The flags are
2125  *
2126  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2127  * to catch references to uninitialised memory.
2128  *
2129  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2130  * for buffer overruns.
2131  *
2132  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2133  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2134  * as davem.
2135  */
2136 struct kmem_cache *
2137 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2138         unsigned long flags,
2139         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2140         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2141 {
2142         size_t left_over, slab_size, ralign;
2143         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2144
2145         /*
2146          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2147          */
2148         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2149             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
2150                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2151                                 name);
2152                 BUG();
2153         }
2154
2155         /*
2156          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2157          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2158          */
2159         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2160
2161         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2162                 char tmp;
2163                 int res;
2164
2165                 /*
2166                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2167                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2168                  * area of the module.  Print a warning.
2169                  */
2170                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2171                 if (res) {
2172                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2173                                pc->buffer_size);
2174                         continue;
2175                 }
2176
2177                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2178                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2179                         dump_stack();
2180                         goto oops;
2181                 }
2182         }
2183
2184 #if DEBUG
2185         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2186         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2187                 /* No constructor, but inital state check requested */
2188                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2189                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2190                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2191         }
2192 #if FORCED_DEBUG
2193         /*
2194          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2195          * large objects, if the increased size would increase the object size
2196          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2197          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2198          */
2199         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2200                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2201         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2202                 flags |= SLAB_POISON;
2203 #endif
2204         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2205                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2206 #endif
2207         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2208                 BUG_ON(dtor);
2209
2210         /*
2211          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2212          * isn't available.
2213          */
2214         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2215
2216         /*
2217          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2218          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2219          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2220          */
2221         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2222                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2223                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2224         }
2225
2226         /* calculate the final buffer alignment: */
2227
2228         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2229         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2230                 /*
2231                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2232                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2233                  * one cacheline.
2234                  */
2235                 ralign = cache_line_size();
2236                 while (size <= ralign / 2)
2237                         ralign /= 2;
2238         } else {
2239                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2240         }
2241
2242         /*
2243          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2244          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2245          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2246          */
2247         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2248                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2249
2250         /* 2) arch mandated alignment */
2251         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2252                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2253         }
2254         /* 3) caller mandated alignment */
2255         if (ralign < align) {
2256                 ralign = align;
2257         }
2258         /* disable debug if necessary */
2259         if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2260                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2261         /*
2262          * 4) Store it.
2263          */
2264         align = ralign;
2265
2266         /* Get cache's description obj. */
2267         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2268         if (!cachep)
2269                 goto oops;
2270
2271 #if DEBUG
2272         cachep->obj_size = size;
2273
2274         /*
2275          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2276          * into align above.
2277          */
2278         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2279                 /* add space for red zone words */
2280                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2281                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2282         }
2283         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2284                 /* user store requires one word storage behind the end of
2285                  * the real object.
2286                  */
2287                 size += BYTES_PER_WORD;
2288         }
2289 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2290         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2291             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2292                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2293                 size = PAGE_SIZE;
2294         }
2295 #endif
2296 #endif
2297
2298         /*
2299          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2300          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2301          * it too early on.)
2302          */
2303         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2304                 /*
2305                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2306                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2307                  */
2308                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2309
2310         size = ALIGN(size, align);
2311
2312         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2313
2314         if (!cachep->num) {
2315                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2316                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2317                 cachep = NULL;
2318                 goto oops;
2319         }
2320         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2321                           + sizeof(struct slab), align);
2322
2323         /*
2324          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2325          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2326          */
2327         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2328                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2329                 left_over -= slab_size;
2330         }
2331
2332         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2333                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2334                 slab_size =
2335                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2336         }
2337
2338         cachep->colour_off = cache_line_size();
2339         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2340         if (cachep->colour_off < align)
2341                 cachep->colour_off = align;
2342         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2343         cachep->slab_size = slab_size;
2344         cachep->flags = flags;
2345         cachep->gfpflags = 0;
2346         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2347                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2348         cachep->buffer_size = size;
2349         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2350
2351         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2352                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2353                 /*
2354                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2355                  * But since we go off slab only for object size greater than
2356                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2357                  * this should not happen at all.
2358                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2359                  */
2360                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2361         }
2362         cachep->ctor = ctor;
2363         cachep->dtor = dtor;
2364         cachep->name = name;
2365
2366         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2367                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2368                 cachep = NULL;
2369                 goto oops;
2370         }
2371
2372         /* cache setup completed, link it into the list */
2373         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2374 oops:
2375         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2376                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2377                       name);
2378         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2379         return cachep;
2380 }
2381 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2382
2383 #if DEBUG
2384 static void check_irq_off(void)
2385 {
2386         BUG_ON(!irqs_disabled());
2387 }
2388
2389 static void check_irq_on(void)
2390 {
2391         BUG_ON(irqs_disabled());
2392 }
2393
2394 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2395 {
2396 #ifdef CONFIG_SMP
2397         check_irq_off();
2398         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2399 #endif
2400 }
2401
2402 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2403 {
2404 #ifdef CONFIG_SMP
2405         check_irq_off();
2406         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2407 #endif
2408 }
2409
2410 #else
2411 #define check_irq_off() do { } while(0)
2412 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2413 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2414 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2415 #endif
2416
2417 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2418                         struct array_cache *ac,
2419                         int force, int node);
2420
2421 static void do_drain(void *arg)
2422 {
2423         struct kmem_cache *cachep = arg;
2424         struct array_cache *ac;
2425         int node = numa_node_id();
2426
2427         check_irq_off();
2428         ac = cpu_cache_get(cachep);
2429         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2430         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2431         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2432         ac->avail = 0;
2433 }
2434
2435 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2436 {
2437         struct kmem_list3 *l3;
2438         int node;
2439
2440         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2441         check_irq_on();
2442         for_each_online_node(node) {
2443                 l3 = cachep->nodelists[node];
2444                 if (l3 && l3->alien)
2445                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2446         }
2447
2448         for_each_online_node(node) {
2449                 l3 = cachep->nodelists[node];
2450                 if (l3)
2451                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2452         }
2453 }
2454
2455 /*
2456  * Remove slabs from the list of free slabs.
2457  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2458  *
2459  * Returns the actual number of slabs released.
2460  */
2461 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2462                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2463 {
2464         struct list_head *p;
2465         int nr_freed;
2466         struct slab *slabp;
2467
2468         nr_freed = 0;
2469         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2470
2471                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2472                 p = l3->slabs_free.prev;
2473                 if (p == &l3->slabs_free) {
2474                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2475                         goto out;
2476                 }
2477
2478                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2479 #if DEBUG
2480                 BUG_ON(slabp->inuse);
2481 #endif
2482                 list_del(&slabp->list);
2483                 /*
2484                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2485                  * to the cache.
2486                  */
2487                 l3->free_objects -= cache->num;
2488                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2489                 slab_destroy(cache, slabp);
2490                 nr_freed++;
2491         }
2492 out:
2493         return nr_freed;
2494 }
2495
2496 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2497 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2498 {
2499         int ret = 0, i = 0;
2500         struct kmem_list3 *l3;
2501
2502         drain_cpu_caches(cachep);
2503
2504         check_irq_on();
2505         for_each_online_node(i) {
2506                 l3 = cachep->nodelists[i];
2507                 if (!l3)
2508                         continue;
2509
2510                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2511
2512                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2513                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2514         }
2515         return (ret ? 1 : 0);
2516 }
2517
2518 /**
2519  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2520  * @cachep: The cache to shrink.
2521  *
2522  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2523  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2524  */
2525 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2526 {
2527         int ret;
2528         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2529
2530         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2531         ret = __cache_shrink(cachep);
2532         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2533         return ret;
2534 }
2535 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2536
2537 /**
2538  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2539  * @cachep: the cache to destroy
2540  *
2541  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2542  *
2543  * It is expected this function will be called by a module when it is
2544  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2545  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2546  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2547  *
2548  * The cache must be empty before calling this function.
2549  *
2550  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2551  * during the kmem_cache_destroy().
2552  */
2553 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2554 {
2555         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2556
2557         /* Find the cache in the chain of caches. */
2558         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2559         /*
2560          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2561          */
2562         list_del(&cachep->next);
2563         if (__cache_shrink(cachep)) {
2564                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2565                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2566                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2567                 return;
2568         }
2569
2570         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2571                 synchronize_rcu();
2572
2573         __kmem_cache_destroy(cachep);
2574         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2575 }
2576 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2577
2578 /*
2579  * Get the memory for a slab management obj.
2580  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2581  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2582  * come from the same cache which is getting created because,
2583  * when we are searching for an appropriate cache for these
2584  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2585  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2586  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2587  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2588  */
2589 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2590                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2591                                    int nodeid)
2592 {
2593         struct slab *slabp;
2594
2595         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2596                 /* Slab management obj is off-slab. */
2597                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2598                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2599                 if (!slabp)
2600                         return NULL;
2601         } else {
2602                 slabp = objp + colour_off;
2603                 colour_off += cachep->slab_size;
2604         }
2605         slabp->inuse = 0;
2606         slabp->colouroff = colour_off;
2607         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2608         slabp->nodeid = nodeid;
2609         return slabp;
2610 }
2611
2612 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2613 {
2614         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2615 }
2616
2617 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2618                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2619 {
2620         int i;
2621
2622         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2623                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2624 #if DEBUG
2625                 /* need to poison the objs? */
2626                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2627                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2628                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2629                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2630
2631                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2632                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2633                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2634                 }
2635                 /*
2636                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2637                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2638                  * They must also be threaded.
2639                  */
2640                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2641                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2642                                      ctor_flags);
2643
2644                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2645                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2646                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2647                                            " end of an object");
2648                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2649                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2650                                            " start of an object");
2651                 }
2652                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2653                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2654                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2655                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2656 #else
2657                 if (cachep->ctor)
2658                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2659 #endif
2660                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2661         }
2662         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2663         slabp->free = 0;
2664 }
2665
2666 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2667 {
2668         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2669                 if (flags & GFP_DMA)
2670                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2671                 else
2672                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2673         }
2674 }
2675
2676 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2677                                 int nodeid)
2678 {
2679         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2680         kmem_bufctl_t next;
2681
2682         slabp->inuse++;
2683         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2684 #if DEBUG
2685         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2686         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2687 #endif
2688         slabp->free = next;
2689
2690         return objp;
2691 }
2692
2693 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2694                                 void *objp, int nodeid)
2695 {
2696         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2697
2698 #if DEBUG
2699         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2700         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2701
2702         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2703                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2704                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2705                 BUG();
2706         }
2707 #endif
2708         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2709         slabp->free = objnr;
2710         slabp->inuse--;
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2715  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2716  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2717  */
2718 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2719                            void *addr)
2720 {
2721         int nr_pages;
2722         struct page *page;
2723
2724         page = virt_to_page(addr);
2725
2726         nr_pages = 1;
2727         if (likely(!PageCompound(page)))
2728                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2729
2730         do {
2731                 page_set_cache(page, cache);
2732                 page_set_slab(page, slab);
2733                 page++;
2734         } while (--nr_pages);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2739  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2740  */
2741 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2742                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2743 {
2744         struct slab *slabp;
2745         size_t offset;
2746         gfp_t local_flags;
2747         unsigned long ctor_flags;
2748         struct kmem_list3 *l3;
2749
2750         /*
2751          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2752          * critical path in kmem_cache_alloc().
2753          */
2754         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK | __GFP_NO_GROW));
2755         if (flags & __GFP_NO_GROW)
2756                 return 0;
2757
2758         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2759         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2760         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2761                 /*
2762                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2763                  * this - it might need to know...
2764                  */
2765                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2766
2767         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2768         check_irq_off();
2769         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2770         spin_lock(&l3->list_lock);
2771
2772         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2773         offset = l3->colour_next;
2774         l3->colour_next++;
2775         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2776                 l3->colour_next = 0;
2777         spin_unlock(&l3->list_lock);
2778
2779         offset *= cachep->colour_off;
2780
2781         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2782                 local_irq_enable();
2783
2784         /*
2785          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2786          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2787          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2788          * will eventually be caught here (where it matters).
2789          */
2790         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2791
2792         /*
2793          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2794          * 'nodeid'.
2795          */
2796         if (!objp)
2797                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2798         if (!objp)
2799                 goto failed;
2800
2801         /* Get slab management. */
2802         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2803                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2804         if (!slabp)
2805                 goto opps1;
2806
2807         slabp->nodeid = nodeid;
2808         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2809
2810         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2811
2812         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2813                 local_irq_disable();
2814         check_irq_off();
2815         spin_lock(&l3->list_lock);
2816
2817         /* Make slab active. */
2818         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2819         STATS_INC_GROWN(cachep);
2820         l3->free_objects += cachep->num;
2821         spin_unlock(&l3->list_lock);
2822         return 1;
2823 opps1:
2824         kmem_freepages(cachep, objp);
2825 failed:
2826         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2827                 local_irq_disable();
2828         return 0;
2829 }
2830
2831 #if DEBUG
2832
2833 /*
2834  * Perform extra freeing checks:
2835  * - detect bad pointers.
2836  * - POISON/RED_ZONE checking
2837  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2838  */
2839 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2840 {
2841         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2842                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2843                        (unsigned long)objp);
2844                 BUG();
2845         }
2846 }
2847
2848 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2849 {
2850         unsigned long redzone1, redzone2;
2851
2852         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2853         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2854
2855         /*
2856          * Redzone is ok.
2857          */
2858         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2859                 return;
2860
2861         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2862                 slab_error(cache, "double free detected");
2863         else
2864                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2865
2866         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx.\n",
2867                         obj, redzone1, redzone2);
2868 }
2869
2870 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2871                                    void *caller)
2872 {
2873         struct page *page;
2874         unsigned int objnr;
2875         struct slab *slabp;
2876
2877         objp -= obj_offset(cachep);
2878         kfree_debugcheck(objp);
2879         page = virt_to_page(objp);
2880
2881         slabp = page_get_slab(page);
2882
2883         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2884                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2885                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2886                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2887         }
2888         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2889                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2890
2891         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2892
2893         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2894         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2895
2896         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2897                 /*
2898                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2899                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2900                  * the cache-lock held.
2901                  */
2902                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2903                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2904         }
2905         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2906                 /* we want to cache poison the object,
2907                  * call the destruction callback
2908                  */
2909                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2910         }
2911 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2912         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2913 #endif
2914         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2915 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2916                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2917                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2918                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2919                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2920                 } else {
2921                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2922                 }
2923 #else
2924                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2925 #endif
2926         }
2927         return objp;
2928 }
2929
2930 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2931 {
2932         kmem_bufctl_t i;
2933         int entries = 0;
2934
2935         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2936         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2937                 entries++;
2938                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2939                         goto bad;
2940         }
2941         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2942 bad:
2943                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2944                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2945                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2946                 for (i = 0;
2947                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2948                      i++) {
2949                         if (i % 16 == 0)
2950                                 printk("\n%03x:", i);
2951                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2952                 }
2953                 printk("\n");
2954                 BUG();
2955         }
2956 }
2957 #else
2958 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2959 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2960 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2961 #endif
2962
2963 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2964 {
2965         int batchcount;
2966         struct kmem_list3 *l3;
2967         struct array_cache *ac;
2968         int node;
2969
2970         node = numa_node_id();
2971
2972         check_irq_off();
2973         ac = cpu_cache_get(cachep);
2974 retry:
2975         batchcount = ac->batchcount;
2976         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2977                 /*
2978                  * If there was little recent activity on this cache, then
2979                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2980                  * refill bouncing.
2981                  */
2982                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2983         }
2984         l3 = cachep->nodelists[node];
2985
2986         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2987         spin_lock(&l3->list_lock);
2988
2989         /* See if we can refill from the shared array */
2990         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2991                 goto alloc_done;
2992
2993         while (batchcount > 0) {
2994                 struct list_head *entry;
2995                 struct slab *slabp;
2996                 /* Get slab alloc is to come from. */
2997                 entry = l3->slabs_partial.next;
2998                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2999                         l3->free_touched = 1;
3000                         entry = l3->slabs_free.next;
3001                         if (entry == &l3->slabs_free)
3002                                 goto must_grow;
3003                 }
3004
3005                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3006                 check_slabp(cachep, slabp);
3007                 check_spinlock_acquired(cachep);
3008
3009                 /*
3010                  * The slab was either on partial or free list so
3011                  * there must be at least one object available for
3012                  * allocation.
3013                  */
3014                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3015
3016                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3017                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3018                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3019                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3020
3021                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3022                                                             node);
3023                 }
3024                 check_slabp(cachep, slabp);
3025
3026                 /* move slabp to correct slabp list: */
3027                 list_del(&slabp->list);
3028                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3029                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3030                 else
3031                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3032         }
3033
3034 must_grow:
3035         l3->free_objects -= ac->avail;
3036 alloc_done:
3037         spin_unlock(&l3->list_lock);
3038
3039         if (unlikely(!ac->avail)) {
3040                 int x;
3041                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3042
3043                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3044                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3045                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3046                         return NULL;
3047
3048                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3049                         goto retry;
3050         }
3051         ac->touched = 1;
3052         return ac->entry[--ac->avail];
3053 }
3054
3055 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3056                                                 gfp_t flags)
3057 {
3058         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3059 #if DEBUG
3060         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3061 #endif
3062 }
3063
3064 #if DEBUG
3065 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3066                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3067 {
3068         if (!objp)
3069                 return objp;
3070         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3071 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3072                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3073                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3074                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3075                 else
3076                         check_poison_obj(cachep, objp);
3077 #else
3078                 check_poison_obj(cachep, objp);
3079 #endif
3080                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3081         }
3082         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3083                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3084
3085         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3086                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3087                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3088                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3089                                                 " object was overwritten");
3090                         printk(KERN_ERR
3091                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
3092                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3093                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3094                 }
3095                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3096                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3097         }
3098 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3099         {
3100                 struct slab *slabp;
3101                 unsigned objnr;
3102
3103                 slabp = page_get_slab(virt_to_page(objp));
3104                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3105                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3106         }
3107 #endif
3108         objp += obj_offset(cachep);
3109         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
3110                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
3111
3112                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
3113                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
3114
3115                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
3116         }
3117 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3118         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3119                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3120                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3121         }
3122 #endif
3123         return objp;
3124 }
3125 #else
3126 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3127 #endif
3128
3129 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3130
3131 static struct failslab_attr {
3132
3133         struct fault_attr attr;
3134
3135         u32 ignore_gfp_wait;
3136 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3137         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3138 #endif
3139
3140 } failslab = {
3141         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3142         .ignore_gfp_wait = 1,
3143 };
3144
3145 static int __init setup_failslab(char *str)
3146 {
3147         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3148 }
3149 __setup("failslab=", setup_failslab);
3150
3151 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3152 {
3153         if (cachep == &cache_cache)
3154                 return 0;
3155         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3156                 return 0;
3157         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3158                 return 0;
3159
3160         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3161 }
3162
3163 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3164
3165 static int __init failslab_debugfs(void)
3166 {
3167         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3168         struct dentry *dir;
3169         int err;
3170
3171         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3172         if (err)
3173                 return err;
3174         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3175
3176         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3177                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3178                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3179
3180         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3181                 err = -ENOMEM;
3182                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3183                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3184         }
3185
3186         return err;
3187 }
3188
3189 late_initcall(failslab_debugfs);
3190
3191 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3192
3193 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3194
3195 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3196 {
3197         return 0;
3198 }
3199
3200 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3201
3202 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3203 {
3204         void *objp;
3205         struct array_cache *ac;
3206
3207         check_irq_off();
3208
3209         if (should_failslab(cachep, flags))
3210                 return NULL;
3211
3212         ac = cpu_cache_get(cachep);
3213         if (likely(ac->avail)) {
3214                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3215                 ac->touched = 1;
3216                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3217         } else {
3218                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3219                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3220         }
3221         return objp;
3222 }
3223
3224 #ifdef CONFIG_NUMA
3225 /*
3226  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3227  *
3228  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3229  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3230  */
3231 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3232 {
3233         int nid_alloc, nid_here;
3234
3235         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3236                 return NULL;
3237         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3238         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3239                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3240         else if (current->mempolicy)
3241                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3242         if (nid_alloc != nid_here)
3243                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3244         return NULL;
3245 }
3246
3247 /*
3248  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3249  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3250  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3251  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3252  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3253  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3254  */
3255 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3256 {
3257         struct zonelist *zonelist;
3258         gfp_t local_flags;
3259         struct zone **z;
3260         void *obj = NULL;
3261         int nid;
3262
3263         if (flags & __GFP_THISNODE)
3264                 return NULL;
3265
3266         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3267                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3268         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3269
3270 retry:
3271         /*
3272          * Look through allowed nodes for objects available
3273          * from existing per node queues.
3274          */
3275         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3276                 nid = zone_to_nid(*z);
3277
3278                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3279                         cache->nodelists[nid] &&
3280                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3281                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3282                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3283         }
3284
3285         if (!obj && !(flags & __GFP_NO_GROW)) {
3286                 /*
3287                  * This allocation will be performed within the constraints
3288                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3289                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3290                  * set and go into memory reserves if necessary.
3291                  */
3292                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3293                         local_irq_enable();
3294                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3295                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3296                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3297                         local_irq_disable();
3298                 if (obj) {
3299                         /*
3300                          * Insert into the appropriate per node queues
3301                          */
3302                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3303                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3304                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3305                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3306                                 if (!obj)
3307                                         /*
3308                                          * Another processor may allocate the
3309                                          * objects in the slab since we are
3310                                          * not holding any locks.
3311                                          */
3312                                         goto retry;
3313                         } else {
3314                                 /* cache_grow already freed obj */
3315                                 obj = NULL;
3316                         }
3317                 }
3318         }
3319         return obj;
3320 }
3321
3322 /*
3323  * A interface to enable slab creation on nodeid
3324  */
3325 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3326                                 int nodeid)
3327 {
3328         struct list_head *entry;
3329         struct slab *slabp;
3330         struct kmem_list3 *l3;
3331         void *obj;
3332         int x;
3333
3334         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3335         BUG_ON(!l3);
3336
3337 retry:
3338         check_irq_off();
3339         spin_lock(&l3->list_lock);
3340         entry = l3->slabs_partial.next;
3341         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3342                 l3->free_touched = 1;
3343                 entry = l3->slabs_free.next;
3344                 if (entry == &l3->slabs_free)
3345                         goto must_grow;
3346         }
3347
3348         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3349         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3350         check_slabp(cachep, slabp);
3351
3352         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3353         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3354         STATS_SET_HIGH(cachep);
3355
3356         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3357
3358         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3359         check_slabp(cachep, slabp);
3360         l3->free_objects--;
3361         /* move slabp to correct slabp list: */
3362         list_del(&slabp->list);
3363
3364         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3365                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3366         else
3367                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3368
3369         spin_unlock(&l3->list_lock);
3370         goto done;
3371
3372 must_grow:
3373         spin_unlock(&l3->list_lock);
3374         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3375         if (x)
3376                 goto retry;
3377
3378         return fallback_alloc(cachep, flags);
3379
3380 done:
3381         return obj;
3382 }
3383
3384 /**
3385  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3386  * @cachep: The cache to allocate from.
3387  * @flags: See kmalloc().
3388  * @nodeid: node number of the target node.
3389  * @caller: return address of caller, used for debug information
3390  *
3391  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3392  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3393  *
3394  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3395  */
3396 static __always_inline void *
3397 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3398                    void *caller)
3399 {
3400         unsigned long save_flags;
3401         void *ptr;
3402
3403         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3404         local_irq_save(save_flags);
3405
3406         if (unlikely(nodeid == -1))
3407                 nodeid = numa_node_id();
3408
3409         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3410                 /* Node not bootstrapped yet */
3411                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3412                 goto out;
3413         }
3414
3415         if (nodeid == numa_node_id()) {
3416                 /*
3417                  * Use the locally cached objects if possible.
3418                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3419                  * to other nodes. It may fail while we still have
3420                  * objects on other nodes available.
3421                  */
3422                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3423                 if (ptr)
3424                         goto out;
3425         }
3426         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3427         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3428   out:
3429         local_irq_restore(save_flags);
3430         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3431
3432         return ptr;
3433 }
3434
3435 static __always_inline void *
3436 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3437 {
3438         void *objp;
3439
3440         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3441                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3442                 if (objp)
3443                         goto out;
3444         }
3445         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3446
3447         /*
3448          * We may just have run out of memory on the local node.
3449          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3450          */
3451         if (!objp)
3452                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3453
3454   out:
3455         return objp;
3456 }
3457 #else
3458
3459 static __always_inline void *
3460 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3461 {
3462         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3463 }
3464
3465 #endif /* CONFIG_NUMA */
3466
3467 static __always_inline void *
3468 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3469 {
3470         unsigned long save_flags;
3471         void *objp;
3472
3473         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3474         local_irq_save(save_flags);
3475         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3476         local_irq_restore(save_flags);
3477         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3478         prefetchw(objp);
3479
3480         return objp;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3485  */
3486 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3487                        int node)
3488 {
3489         int i;
3490         struct kmem_list3 *l3;
3491
3492         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3493                 void *objp = objpp[i];
3494                 struct slab *slabp;
3495
3496                 slabp = virt_to_slab(objp);
3497                 l3 = cachep->nodelists[node];
3498                 list_del(&slabp->list);
3499                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3500                 check_slabp(cachep, slabp);
3501                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3502                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3503                 l3->free_objects++;
3504                 check_slabp(cachep, slabp);
3505
3506                 /* fixup slab chains */
3507                 if (slabp->inuse == 0) {
3508                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3509                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3510                                 /* No need to drop any previously held
3511                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3512                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3513                                  * a different cache, refer to comments before
3514                                  * alloc_slabmgmt.
3515                                  */
3516                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3517                         } else {
3518                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3519                         }
3520                 } else {
3521                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3522                          * partial list on free - maximum time for the
3523                          * other objects to be freed, too.
3524                          */
3525                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3526                 }
3527         }
3528 }
3529
3530 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3531 {
3532         int batchcount;
3533         struct kmem_list3 *l3;
3534         int node = numa_node_id();
3535
3536         batchcount = ac->batchcount;
3537 #if DEBUG
3538         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3539 #endif
3540         check_irq_off();
3541         l3 = cachep->nodelists[node];
3542         spin_lock(&l3->list_lock);
3543         if (l3->shared) {
3544                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3545                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3546                 if (max) {
3547                         if (batchcount > max)
3548                                 batchcount = max;
3549                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3550                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3551                         shared_array->avail += batchcount;
3552                         goto free_done;
3553                 }
3554         }
3555
3556         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3557 free_done:
3558 #if STATS
3559         {
3560                 int i = 0;
3561                 struct list_head *p;
3562
3563                 p = l3->slabs_free.next;
3564                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3565                         struct slab *slabp;
3566
3567                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3568                         BUG_ON(slabp->inuse);
3569
3570                         i++;
3571                         p = p->next;
3572                 }
3573                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3574         }
3575 #endif
3576         spin_unlock(&l3->list_lock);
3577         ac->avail -= batchcount;
3578         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3583  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3584  */
3585 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3586 {
3587         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3588
3589         check_irq_off();
3590         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3591
3592         if (use_alien_caches && cache_free_alien(cachep, objp))
3593                 return;
3594
3595         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3596                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3597                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3598                 return;
3599         } else {
3600                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3601                 cache_flusharray(cachep, ac);
3602                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3603         }
3604 }
3605
3606 /**
3607  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3608  * @cachep: The cache to allocate from.
3609  * @flags: See kmalloc().
3610  *
3611  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3612  * if the cache has no available objects.
3613  */
3614 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3615 {
3616         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3619
3620 /**
3621  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3622  * @cache: The cache to allocate from.
3623  * @flags: See kmalloc().
3624  *
3625  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3626  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3627  */
3628 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3629 {
3630         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3631         if (ret)
3632                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3633         return ret;
3634 }
3635 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3636
3637 /**
3638  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3639  *      be a slab entry.
3640  * @cachep: the cache we're checking against
3641  * @ptr: pointer to validate
3642  *
3643  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3644  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3645  * part of the slab cache in question, but it at least
3646  * validates that the pointer can be dereferenced and
3647  * looks half-way sane.
3648  *
3649  * Currently only used for dentry validation.
3650  */
3651 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3652 {
3653         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3654         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3655         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3656         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3657         struct page *page;
3658
3659         if (unlikely(addr < min_addr))
3660                 goto out;
3661         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3662                 goto out;
3663         if (unlikely(addr & align_mask))
3664                 goto out;
3665         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3666                 goto out;
3667         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3668                 goto out;
3669         page = virt_to_page(ptr);
3670         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3671                 goto out;
3672         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3673                 goto out;
3674         return 1;
3675 out:
3676         return 0;
3677 }
3678
3679 #ifdef CONFIG_NUMA
3680 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3681 {
3682         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3683                         __builtin_return_address(0));
3684 }
3685 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3686
3687 static __always_inline void *
3688 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3689 {
3690         struct kmem_cache *cachep;
3691
3692         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3693         if (unlikely(cachep == NULL))
3694                 return NULL;
3695         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3696 }
3697
3698 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3699 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3700 {
3701         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3702                         __builtin_return_address(0));
3703 }
3704 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3705
3706 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3707                 int node, void *caller)
3708 {
3709         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3710 }
3711 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3712 #else
3713 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3714 {
3715         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3716 }
3717 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3718 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3719 #endif /* CONFIG_NUMA */
3720
3721 /**
3722  * __do_kmalloc - allocate memory
3723  * @size: how many bytes of memory are required.
3724  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3725  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3726  */
3727 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3728                                           void *caller)
3729 {
3730         struct kmem_cache *cachep;
3731
3732         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3733          * __ with kmem_.
3734          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3735          * functions.
3736          */
3737         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3738         if (unlikely(cachep == NULL))
3739                 return NULL;
3740         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3741 }
3742
3743
3744 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3745 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3746 {
3747         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3748 }
3749 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3750
3751 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3752 {
3753         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3754 }
3755 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3756
3757 #else
3758 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3759 {
3760         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3761 }
3762 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3763 #endif
3764
3765 /**
3766  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
3767  *
3768  * @p: object to reallocate memory for.
3769  * @new_size: how many bytes of memory are required.
3770  * @flags: the type of memory to allocate.
3771  *
3772  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
3773  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
3774  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
3775  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
3776  */
3777 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
3778 {
3779         struct kmem_cache *cache, *new_cache;
3780         void *ret;
3781
3782         if (unlikely(!p))
3783                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3784
3785         if (unlikely(!new_size)) {
3786                 kfree(p);
3787                 return NULL;
3788         }
3789
3790         cache = virt_to_cache(p);
3791         new_cache = __find_general_cachep(new_size, flags);
3792
3793         /*
3794          * If new size fits in the current cache, bail out.
3795          */
3796         if (likely(cache == new_cache))
3797                 return (void *)p;
3798
3799         /*
3800          * We are on the slow-path here so do not use __cache_alloc
3801          * because it bloats kernel text.
3802          */
3803         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3804         if (ret) {
3805                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
3806                 kfree(p);
3807         }
3808         return ret;
3809 }
3810 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
3811
3812 /**
3813  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3814  * @cachep: The cache the allocation was from.
3815  * @objp: The previously allocated object.
3816  *
3817  * Free an object which was previously allocated from this
3818  * cache.
3819  */
3820 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3821 {
3822         unsigned long flags;
3823
3824         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3825
3826         local_irq_save(flags);
3827         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3828         __cache_free(cachep, objp);
3829         local_irq_restore(flags);
3830 }
3831 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3832
3833 /**
3834  * kfree - free previously allocated memory
3835  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3836  *
3837  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3838  *
3839  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3840  * or you will run into trouble.
3841  */
3842 void kfree(const void *objp)
3843 {
3844         struct kmem_cache *c;
3845         unsigned long flags;
3846
3847         if (unlikely(!objp))
3848                 return;
3849         local_irq_save(flags);
3850         kfree_debugcheck(objp);
3851         c = virt_to_cache(objp);
3852         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3853         __cache_free(c, (void *)objp);
3854         local_irq_restore(flags);
3855 }
3856 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3857
3858 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3859 {
3860         return obj_size(cachep);
3861 }
3862 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3863
3864 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3865 {
3866         return cachep->name;
3867 }
3868 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3869
3870 /*
3871  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3872  */
3873 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3874 {
3875         int node;
3876         struct kmem_list3 *l3;
3877         struct array_cache *new_shared;
3878         struct array_cache **new_alien = NULL;
3879
3880         for_each_online_node(node) {
3881
3882                 if (use_alien_caches) {
3883                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3884                         if (!new_alien)
3885                                 goto fail;
3886                 }
3887
3888                 new_shared = NULL;
3889                 if (cachep->shared) {
3890                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3891                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3892                                         0xbaadf00d);
3893                         if (!new_shared) {
3894                                 free_alien_cache(new_alien);
3895                                 goto fail;
3896                         }
3897                 }
3898
3899                 l3 = cachep->nodelists[node];
3900                 if (l3) {
3901                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3902
3903                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3904
3905                         if (shared)
3906                                 free_block(cachep, shared->entry,
3907                                                 shared->avail, node);
3908
3909                         l3->shared = new_shared;
3910                         if (!l3->alien) {
3911                                 l3->alien = new_alien;
3912                                 new_alien = NULL;
3913                         }
3914                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3915                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3916                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3917                         kfree(shared);
3918                         free_alien_cache(new_alien);
3919                         continue;
3920                 }
3921                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3922                 if (!l3) {
3923                         free_alien_cache(new_alien);
3924                         kfree(new_shared);
3925                         goto fail;
3926                 }
3927
3928                 kmem_list3_init(l3);
3929                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3930                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3931                 l3->shared = new_shared;
3932                 l3->alien = new_alien;
3933                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3934                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3935                 cachep->nodelists[node] = l3;
3936         }
3937         return 0;
3938
3939 fail:
3940         if (!cachep->next.next) {
3941                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3942                 node--;
3943                 while (node >= 0) {
3944                         if (cachep->nodelists[node]) {
3945                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3946
3947                                 kfree(l3->shared);
3948                                 free_alien_cache(l3->alien);
3949                                 kfree(l3);
3950                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3951                         }
3952                         node--;
3953                 }
3954         }
3955         return -ENOMEM;
3956 }
3957
3958 struct ccupdate_struct {
3959         struct kmem_cache *cachep;
3960         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3961 };
3962
3963 static void do_ccupdate_local(void *info)
3964 {
3965         struct ccupdate_struct *new = info;
3966         struct array_cache *old;
3967
3968         check_irq_off();
3969         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3970
3971         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3972         new->new[smp_processor_id()] = old;
3973 }
3974
3975 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3976 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3977                                 int batchcount, int shared)
3978 {
3979         struct ccupdate_struct *new;
3980         int i;
3981
3982         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3983         if (!new)
3984                 return -ENOMEM;
3985
3986         for_each_online_cpu(i) {
3987                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3988                                                 batchcount);
3989                 if (!new->new[i]) {
3990                         for (i--; i >= 0; i--)
3991                                 kfree(new->new[i]);
3992                         kfree(new);
3993                         return -ENOMEM;
3994                 }
3995         }
3996         new->cachep = cachep;
3997
3998         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3999
4000         check_irq_on();
4001         cachep->batchcount = batchcount;
4002         cachep->limit = limit;
4003         cachep->shared = shared;
4004
4005         for_each_online_cpu(i) {
4006                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4007                 if (!ccold)
4008                         continue;
4009                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
4010                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
4011                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
4012                 kfree(ccold);
4013         }
4014         kfree(new);
4015         return alloc_kmemlist(cachep);
4016 }
4017
4018 /* Called with cache_chain_mutex held always */
4019 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
4020 {
4021         int err;
4022         int limit, shared;
4023
4024         /*
4025          * The head array serves three purposes:
4026          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4027          * - reduce the number of spinlock operations.
4028          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4029          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4030          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4031          * Bonwick.
4032          */
4033         if (cachep->buffer_size > 131072)
4034                 limit = 1;
4035         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
4036                 limit = 8;
4037         else if (cachep->buffer_size > 1024)
4038                 limit = 24;
4039         else if (cachep->buffer_size > 256)
4040                 limit = 54;
4041         else
4042                 limit = 120;
4043
4044         /*
4045          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4046          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4047          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4048          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4049          * replaces Bonwick's magazine layer.
4050          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4051          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4052          */
4053         shared = 0;
4054         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4055                 shared = 8;
4056
4057 #if DEBUG
4058         /*
4059          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4060          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4061          */
4062         if (limit > 32)
4063                 limit = 32;
4064 #endif
4065         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4066         if (err)
4067                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4068                        cachep->name, -err);
4069         return err;
4070 }
4071
4072 /*
4073  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4074  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4075  * if drain_array() is used on the shared array.
4076  */
4077 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4078                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4079 {
4080         int tofree;
4081
4082         if (!ac || !ac->avail)
4083                 return;
4084         if (ac->touched && !force) {
4085                 ac->touched = 0;
4086         } else {
4087                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4088                 if (ac->avail) {
4089                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4090                         if (tofree > ac->avail)
4091                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4092                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4093                         ac->avail -= tofree;
4094                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4095                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4096                 }
4097                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4098         }
4099 }
4100
4101 /**
4102  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4103  * @w: work descriptor
4104  *
4105  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4106  * Purpose:
4107  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4108  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4109  *
4110  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4111  * again on the next iteration.
4112  */
4113 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4114 {
4115         struct kmem_cache *searchp;
4116         struct kmem_list3 *l3;
4117         int node = numa_node_id();
4118         struct delayed_work *work =
4119                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4120
4121         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4122                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4123                 goto out;
4124
4125         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4126                 check_irq_on();
4127
4128                 /*
4129                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4130                  * have established with reasonable certainty that
4131                  * we can do some work if the lock was obtained.
4132                  */
4133                 l3 = searchp->nodelists[node];
4134
4135                 reap_alien(searchp, l3);
4136
4137                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4138
4139                 /*
4140                  * These are racy checks but it does not matter
4141                  * if we skip one check or scan twice.
4142                  */
4143                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4144                         goto next;
4145
4146                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4147
4148                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4149
4150                 if (l3->free_touched)
4151                         l3->free_touched = 0;
4152                 else {
4153                         int freed;
4154
4155                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4156                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4157                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4158                 }
4159 next:
4160                 cond_resched();
4161         }
4162         check_irq_on();
4163         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4164         next_reap_node();
4165         refresh_cpu_vm_stats(smp_processor_id());
4166 out:
4167         /* Set up the next iteration */
4168         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4169 }
4170
4171 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4172
4173 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4174 {
4175         /*
4176          * Output format version, so at least we can change it
4177          * without _too_ many complaints.
4178          */
4179 #if STATS
4180         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4181 #else
4182         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4183 #endif
4184         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4185                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4186         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4187         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4188 #if STATS
4189         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4190                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4191         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4192 #endif
4193         seq_putc(m, '\n');
4194 }
4195
4196 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4197 {
4198         loff_t n = *pos;
4199         struct list_head *p;
4200
4201         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4202         if (!n)
4203                 print_slabinfo_header(m);
4204         p = cache_chain.next;
4205         while (n--) {
4206                 p = p->next;
4207                 if (p == &cache_chain)
4208                         return NULL;
4209         }
4210         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4211 }
4212
4213 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4214 {
4215         struct kmem_cache *cachep = p;
4216         ++*pos;
4217         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4218                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4219 }
4220
4221 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4222 {
4223         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4224 }
4225
4226 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4227 {
4228         struct kmem_cache *cachep = p;
4229         struct slab *slabp;
4230         unsigned long active_objs;
4231         unsigned long num_objs;
4232         unsigned long active_slabs = 0;
4233         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4234         const char *name;
4235         char *error = NULL;
4236         int node;
4237         struct kmem_list3 *l3;
4238
4239         active_objs = 0;
4240         num_slabs = 0;
4241         for_each_online_node(node) {
4242                 l3 = cachep->nodelists[node];
4243                 if (!l3)
4244                         continue;
4245
4246                 check_irq_on();
4247                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4248
4249                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4250                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4251                                 error = "slabs_full accounting error";
4252                         active_objs += cachep->num;
4253                         active_slabs++;
4254                 }
4255                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4256                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4257                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4258                         if (!slabp->inuse && !error)
4259                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4260                         active_objs += slabp->inuse;
4261                         active_slabs++;
4262                 }
4263                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4264                         if (slabp->inuse && !error)
4265                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4266                         num_slabs++;
4267                 }
4268                 free_objects += l3->free_objects;
4269                 if (l3->shared)
4270                         shared_avail += l3->shared->avail;
4271
4272                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4273         }
4274         num_slabs += active_slabs;
4275         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4276         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4277                 error = "free_objects accounting error";
4278
4279         name = cachep->name;
4280         if (error)
4281                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4282
4283         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4284                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4285                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4286         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4287                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4288         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4289                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4290 #if STATS
4291         {                       /* list3 stats */
4292                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4293                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4294                 unsigned long grown = cachep->grown;
4295                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4296                 unsigned long errors = cachep->errors;
4297                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4298                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4299                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4300                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4301
4302                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4303                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4304                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4305                                 node_frees, overflows);
4306         }
4307         /* cpu stats */
4308         {
4309                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4310                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4311                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4312                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4313
4314                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4315                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4316         }
4317 #endif
4318         seq_putc(m, '\n');
4319         return 0;
4320 }
4321
4322 /*
4323  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4324  *
4325  * Output layout:
4326  * cache-name
4327  * num-active-objs
4328  * total-objs
4329  * object size
4330  * num-active-slabs
4331  * total-slabs
4332  * num-pages-per-slab
4333  * + further values on SMP and with statistics enabled
4334  */
4335
4336 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4337         .start = s_start,
4338         .next = s_next,
4339         .stop = s_stop,
4340         .show = s_show,
4341 };
4342
4343 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4344 /**
4345  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4346  * @file: unused
4347  * @buffer: user buffer
4348  * @count: data length
4349  * @ppos: unused
4350  */
4351 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4352                        size_t count, loff_t *ppos)
4353 {
4354         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4355         int limit, batchcount, shared, res;
4356         struct kmem_cache *cachep;
4357
4358         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4359                 return -EINVAL;
4360         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4361                 return -EFAULT;
4362         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4363
4364         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4365         if (!tmp)
4366                 return -EINVAL;
4367         *tmp = '\0';
4368         tmp++;
4369         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4370                 return -EINVAL;
4371
4372         /* Find the cache in the chain of caches. */
4373         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4374         res = -EINVAL;
4375         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4376                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4377                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4378                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4379                                 res = 0;
4380                         } else {
4381                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4382                                                        batchcount, shared);
4383                         }
4384                         break;
4385                 }
4386         }
4387         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4388         if (res >= 0)
4389                 res = count;
4390         return res;
4391 }
4392
4393 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4394
4395 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4396 {
4397         loff_t n = *pos;
4398         struct list_head *p;
4399
4400         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4401         p = cache_chain.next;
4402         while (n--) {
4403                 p = p->next;
4404                 if (p == &cache_chain)
4405                         return NULL;
4406         }
4407         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4408 }
4409
4410 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4411 {
4412         unsigned long *p;
4413         int l;
4414         if (!v)
4415                 return 1;
4416         l = n[1];
4417         p = n + 2;
4418         while (l) {
4419                 int i = l/2;
4420                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4421                 if (*q == v) {
4422                         q[1]++;
4423                         return 1;
4424                 }
4425                 if (*q > v) {
4426                         l = i;
4427                 } else {
4428                         p = q + 2;
4429                         l -= i + 1;
4430                 }
4431         }
4432         if (++n[1] == n[0])
4433                 return 0;
4434         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4435         p[0] = v;
4436         p[1] = 1;
4437         return 1;
4438 }
4439
4440 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4441 {
4442         void *p;
4443         int i;
4444         if (n[0] == n[1])
4445                 return;
4446         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4447                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4448                         continue;
4449                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4450                         return;
4451         }
4452 }
4453
4454 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4455 {
4456 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4457         char *modname;
4458         const char *name;
4459         unsigned long offset, size;
4460         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4461
4462         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4463
4464         if (name) {
4465                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4466                 if (modname)
4467                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4468                 return;
4469         }
4470 #endif
4471         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4472 }
4473
4474 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4475 {
4476         struct kmem_cache *cachep = p;
4477         struct slab *slabp;
4478         struct kmem_list3 *l3;
4479         const char *name;
4480         unsigned long *n = m->private;
4481         int node;
4482         int i;
4483
4484         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4485                 return 0;
4486         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4487                 return 0;
4488
4489         /* OK, we can do it */
4490
4491         n[1] = 0;
4492
4493         for_each_online_node(node) {
4494                 l3 = cachep->nodelists[node];
4495                 if (!l3)
4496                         continue;
4497
4498                 check_irq_on();
4499                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4500
4501                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4502                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4503                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4504                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4505                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4506         }
4507         name = cachep->name;
4508         if (n[0] == n[1]) {
4509                 /* Increase the buffer size */
4510                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4511                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4512                 if (!m->private) {
4513                         /* Too bad, we are really out */
4514                         m->private = n;
4515                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4516                         return -ENOMEM;
4517                 }
4518                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4519                 kfree(n);
4520                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4521                 /* Now make sure this entry will be retried */
4522                 m->count = m->size;
4523                 return 0;
4524         }
4525         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4526                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4527                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4528                 seq_putc(m, '\n');
4529         }
4530
4531         return 0;
4532 }
4533
4534 const struct seq_operations slabstats_op = {
4535         .start = leaks_start,
4536         .next = s_next,
4537         .stop = s_stop,
4538         .show = leaks_show,
4539 };
4540 #endif
4541 #endif
4542
4543 /**
4544  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4545  * @objp: Pointer to the object
4546  *
4547  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4548  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4549  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4550  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4551  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4552  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4553  * must not be freed during the duration of the call.
4554  */
4555 size_t ksize(const void *objp)
4556 {
4557         if (unlikely(objp == NULL))
4558                 return 0;
4559
4560         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4561 }