mm: madvise avoid exclusive mmap_sem
[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         BUG_ON(!PageSlab(page));
618         return (struct slab *)page->lru.prev;
619 }
620
621 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
622 {
623         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
624         return page_get_cache(page);
625 }
626
627 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
628 {
629         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
630         return page_get_slab(page);
631 }
632
633 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
634                                  unsigned int idx)
635 {
636         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
637 }
638
639 /*
640  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
641  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
642  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
643  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
644  */
645 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
646                                         const struct slab *slab, void *obj)
647 {
648         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
649         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
650 }
651
652 /*
653  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
654  */
655 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
656 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
657 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
658         CACHE(ULONG_MAX)
659 #undef CACHE
660 };
661 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
662
663 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
664 struct cache_names {
665         char *name;
666         char *name_dma;
667 };
668
669 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
670 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
671 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
672         {NULL,}
673 #undef CACHE
674 };
675
676 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
677     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
678 static struct arraycache_init initarray_generic =
679     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
680
681 /* internal cache of cache description objs */
682 static struct kmem_cache cache_cache = {
683         .batchcount = 1,
684         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
685         .shared = 1,
686         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
687         .name = "kmem_cache",
688 };
689
690 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
691
692 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
693
694 /*
695  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
696  * for other slabs "off slab".
697  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
698  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
699  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
700  *
701  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
702  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
703  * then comes back up during hotplug
704  */
705 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
706 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
707
708 static inline void init_lock_keys(void)
709
710 {
711         int q;
712         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
713
714         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
715                 for_each_node(q) {
716                         struct array_cache **alc;
717                         int r;
718                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
719                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
720                                 continue;
721                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
722                         alc = l3->alien;
723                         /*
724                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
725                          * should go away when common slab code is taught to
726                          * work even without alien caches.
727                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
728                          * for alloc_alien_cache,
729                          */
730                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
731                                 continue;
732                         for_each_node(r) {
733                                 if (alc[r])
734                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
735                                              &on_slab_alc_key);
736                         }
737                 }
738                 s++;
739         }
740 }
741 #else
742 static inline void init_lock_keys(void)
743 {
744 }
745 #endif
746
747 /*
748  * 1. Guard access to the cache-chain.
749  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
750  */
751 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
752 static struct list_head cache_chain;
753
754 /*
755  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
756  * until the general caches are up.
757  */
758 static enum {
759         NONE,
760         PARTIAL_AC,
761         PARTIAL_L3,
762         FULL
763 } g_cpucache_up;
764
765 /*
766  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
767  */
768 int slab_is_available(void)
769 {
770         return g_cpucache_up == FULL;
771 }
772
773 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
774
775 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
776 {
777         return cachep->array[smp_processor_id()];
778 }
779
780 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
781                                                         gfp_t gfpflags)
782 {
783         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
784
785 #if DEBUG
786         /* This happens if someone tries to call
787          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
788          * the generic caches are initialized.
789          */
790         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
791 #endif
792         while (size > csizep->cs_size)
793                 csizep++;
794
795         /*
796          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
797          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
798          * for large kmalloc calls required.
799          */
800 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
801         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
802                 return csizep->cs_dmacachep;
803 #endif
804         return csizep->cs_cachep;
805 }
806
807 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
808 {
809         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
810 }
811
812 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
813 {
814         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
815 }
816
817 /*
818  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
819  */
820 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
821                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
822                            unsigned int *num)
823 {
824         int nr_objs;
825         size_t mgmt_size;
826         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
827
828         /*
829          * The slab management structure can be either off the slab or
830          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
831          * slab is used for:
832          *
833          * - The struct slab
834          * - One kmem_bufctl_t for each object
835          * - Padding to respect alignment of @align
836          * - @buffer_size bytes for each object
837          *
838          * If the slab management structure is off the slab, then the
839          * alignment will already be calculated into the size. Because
840          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
841          * correct alignment when allocated.
842          */
843         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
844                 mgmt_size = 0;
845                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
846
847                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
848                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
849         } else {
850                 /*
851                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
852                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
853                  * least @align. In the worst case, this result will
854                  * be one greater than the number of objects that fit
855                  * into the memory allocation when taking the padding
856                  * into account.
857                  */
858                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
859                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
860
861                 /*
862                  * This calculated number will be either the right
863                  * amount, or one greater than what we want.
864                  */
865                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
866                        > slab_size)
867                         nr_objs--;
868
869                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
870                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
871
872                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
873         }
874         *num = nr_objs;
875         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
876 }
877
878 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
879
880 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
881                         char *msg)
882 {
883         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
884                function, cachep->name, msg);
885         dump_stack();
886 }
887
888 /*
889  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
890  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
891  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
892  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
893  * line
894   */
895
896 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
897 static int __init noaliencache_setup(char *s)
898 {
899         use_alien_caches = 0;
900         return 1;
901 }
902 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
903
904 #ifdef CONFIG_NUMA
905 /*
906  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
907  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
908  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
909  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
910  */
911 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
912
913 static void init_reap_node(int cpu)
914 {
915         int node;
916
917         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
918         if (node == MAX_NUMNODES)
919                 node = first_node(node_online_map);
920
921         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
922 }
923
924 static void next_reap_node(void)
925 {
926         int node = __get_cpu_var(reap_node);
927
928         /*
929          * Also drain per cpu pages on remote zones
930          */
931         if (node != numa_node_id())
932                 drain_node_pages(node);
933
934         node = next_node(node, node_online_map);
935         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
936                 node = first_node(node_online_map);
937         __get_cpu_var(reap_node) = node;
938 }
939
940 #else
941 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
942 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
943 #endif
944
945 /*
946  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
947  * via the workqueue/eventd.
948  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
949  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
950  * lock.
951  */
952 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
953 {
954         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
955
956         /*
957          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
958          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
959          * at that time.
960          */
961         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
962                 init_reap_node(cpu);
963                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
964                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
965                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
966         }
967 }
968
969 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
970                                             int batchcount)
971 {
972         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
973         struct array_cache *nc = NULL;
974
975         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
976         if (nc) {
977                 nc->avail = 0;
978                 nc->limit = entries;
979                 nc->batchcount = batchcount;
980                 nc->touched = 0;
981                 spin_lock_init(&nc->lock);
982         }
983         return nc;
984 }
985
986 /*
987  * Transfer objects in one arraycache to another.
988  * Locking must be handled by the caller.
989  *
990  * Return the number of entries transferred.
991  */
992 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
993                 struct array_cache *from, unsigned int max)
994 {
995         /* Figure out how many entries to transfer */
996         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
997
998         if (!nr)
999                 return 0;
1000
1001         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1002                         sizeof(void *) *nr);
1003
1004         from->avail -= nr;
1005         to->avail += nr;
1006         to->touched = 1;
1007         return nr;
1008 }
1009
1010 #ifndef CONFIG_NUMA
1011
1012 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1013 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1014
1015 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1016 {
1017         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1018 }
1019
1020 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1021 {
1022 }
1023
1024 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1025 {
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1030                 gfp_t flags)
1031 {
1032         return NULL;
1033 }
1034
1035 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1036                  gfp_t flags, int nodeid)
1037 {
1038         return NULL;
1039 }
1040
1041 #else   /* CONFIG_NUMA */
1042
1043 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1044 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1045
1046 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1047 {
1048         struct array_cache **ac_ptr;
1049         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1050         int i;
1051
1052         if (limit > 1)
1053                 limit = 12;
1054         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1055         if (ac_ptr) {
1056                 for_each_node(i) {
1057                         if (i == node || !node_online(i)) {
1058                                 ac_ptr[i] = NULL;
1059                                 continue;
1060                         }
1061                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1062                         if (!ac_ptr[i]) {
1063                                 for (i--; i <= 0; i--)
1064                                         kfree(ac_ptr[i]);
1065                                 kfree(ac_ptr);
1066                                 return NULL;
1067                         }
1068                 }
1069         }
1070         return ac_ptr;
1071 }
1072
1073 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1074 {
1075         int i;
1076
1077         if (!ac_ptr)
1078                 return;
1079         for_each_node(i)
1080             kfree(ac_ptr[i]);
1081         kfree(ac_ptr);
1082 }
1083
1084 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1085                                 struct array_cache *ac, int node)
1086 {
1087         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1088
1089         if (ac->avail) {
1090                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1091                 /*
1092                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1093                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1094                  * into the free lists and getting them back later.
1095                  */
1096                 if (rl3->shared)
1097                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1098
1099                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1100                 ac->avail = 0;
1101                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1102         }
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1107  */
1108 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1109 {
1110         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1111
1112         if (l3->alien) {
1113                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1114
1115                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1116                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1117                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1118                 }
1119         }
1120 }
1121
1122 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1123                                 struct array_cache **alien)
1124 {
1125         int i = 0;
1126         struct array_cache *ac;
1127         unsigned long flags;
1128
1129         for_each_online_node(i) {
1130                 ac = alien[i];
1131                 if (ac) {
1132                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1133                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1134                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1135                 }
1136         }
1137 }
1138
1139 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1140 {
1141         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1142         int nodeid = slabp->nodeid;
1143         struct kmem_list3 *l3;
1144         struct array_cache *alien = NULL;
1145         int node;
1146
1147         node = numa_node_id();
1148
1149         /*
1150          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1151          * cache on this cpu.
1152          */
1153         if (likely(slabp->nodeid == node))
1154                 return 0;
1155
1156         l3 = cachep->nodelists[node];
1157         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1158         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1159                 alien = l3->alien[nodeid];
1160                 spin_lock(&alien->lock);
1161                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1162                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1163                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1164                 }
1165                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1166                 spin_unlock(&alien->lock);
1167         } else {
1168                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1169                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1170                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1171         }
1172         return 1;
1173 }
1174 #endif
1175
1176 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1177                                     unsigned long action, void *hcpu)
1178 {
1179         long cpu = (long)hcpu;
1180         struct kmem_cache *cachep;
1181         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1182         int node = cpu_to_node(cpu);
1183         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1184
1185         switch (action) {
1186         case CPU_UP_PREPARE:
1187                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1188                 /*
1189                  * We need to do this right in the beginning since
1190                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1191                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1192                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1193                  */
1194
1195                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1196                         /*
1197                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1198                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1199                          * node has not already allocated this
1200                          */
1201                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1202                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1203                                 if (!l3)
1204                                         goto bad;
1205                                 kmem_list3_init(l3);
1206                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1207                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1208
1209                                 /*
1210                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1211                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1212                                  * protection here.
1213                                  */
1214                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1215                         }
1216
1217                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1218                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1219                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1220                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1221                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1222                 }
1223
1224                 /*
1225                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1226                  * array caches
1227                  */
1228                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1229                         struct array_cache *nc;
1230                         struct array_cache *shared = NULL;
1231                         struct array_cache **alien = NULL;
1232
1233                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1234                                                 cachep->batchcount);
1235                         if (!nc)
1236                                 goto bad;
1237                         if (cachep->shared) {
1238                                 shared = alloc_arraycache(node,
1239                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1240                                         0xbaadf00d);
1241                                 if (!shared)
1242                                         goto bad;
1243                         }
1244                         if (use_alien_caches) {
1245                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1246                                 if (!alien)
1247                                         goto bad;
1248                         }
1249                         cachep->array[cpu] = nc;
1250                         l3 = cachep->nodelists[node];
1251                         BUG_ON(!l3);
1252
1253                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1254                         if (!l3->shared) {
1255                                 /*
1256                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1257                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1258                                  */
1259                                 l3->shared = shared;
1260                                 shared = NULL;
1261                         }
1262 #ifdef CONFIG_NUMA
1263                         if (!l3->alien) {
1264                                 l3->alien = alien;
1265                                 alien = NULL;
1266                         }
1267 #endif
1268                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1269                         kfree(shared);
1270                         free_alien_cache(alien);
1271                 }
1272                 break;
1273         case CPU_ONLINE:
1274                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1275                 start_cpu_timer(cpu);
1276                 break;
1277 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1278         case CPU_DOWN_PREPARE:
1279                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1280                 break;
1281         case CPU_DOWN_FAILED:
1282                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1283                 break;
1284         case CPU_DEAD:
1285                 /*
1286                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1287                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1288                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1289                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1290                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1291                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1292                  */
1293                 /* fall thru */
1294 #endif
1295         case CPU_UP_CANCELED:
1296                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1297                         struct array_cache *nc;
1298                         struct array_cache *shared;
1299                         struct array_cache **alien;
1300                         cpumask_t mask;
1301
1302                         mask = node_to_cpumask(node);
1303                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1304                         nc = cachep->array[cpu];
1305                         cachep->array[cpu] = NULL;
1306                         l3 = cachep->nodelists[node];
1307
1308                         if (!l3)
1309                                 goto free_array_cache;
1310
1311                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1312
1313                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1314                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1315                         if (nc)
1316                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1317
1318                         if (!cpus_empty(mask)) {
1319                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1320                                 goto free_array_cache;
1321                         }
1322
1323                         shared = l3->shared;
1324                         if (shared) {
1325                                 free_block(cachep, shared->entry,
1326                                            shared->avail, node);
1327                                 l3->shared = NULL;
1328                         }
1329
1330                         alien = l3->alien;
1331                         l3->alien = NULL;
1332
1333                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1334
1335                         kfree(shared);
1336                         if (alien) {
1337                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1338                                 free_alien_cache(alien);
1339                         }
1340 free_array_cache:
1341                         kfree(nc);
1342                 }
1343                 /*
1344                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1345                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1346                  * shrink each nodelist to its limit.
1347                  */
1348                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1349                         l3 = cachep->nodelists[node];
1350                         if (!l3)
1351                                 continue;
1352                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1353                 }
1354                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1355                 break;
1356         }
1357         return NOTIFY_OK;
1358 bad:
1359         return NOTIFY_BAD;
1360 }
1361
1362 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1363         &cpuup_callback, NULL, 0
1364 };
1365
1366 /*
1367  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1368  */
1369 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1370                         int nodeid)
1371 {
1372         struct kmem_list3 *ptr;
1373
1374         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1375         BUG_ON(!ptr);
1376
1377         local_irq_disable();
1378         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1379         /*
1380          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1381          */
1382         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1383
1384         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1385         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1386         local_irq_enable();
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1391  * before smp_init().
1392  */
1393 void __init kmem_cache_init(void)
1394 {
1395         size_t left_over;
1396         struct cache_sizes *sizes;
1397         struct cache_names *names;
1398         int i;
1399         int order;
1400         int node;
1401
1402         if (num_possible_nodes() == 1)
1403                 use_alien_caches = 0;
1404
1405         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1406                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1407                 if (i < MAX_NUMNODES)
1408                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1409         }
1410
1411         /*
1412          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1413          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1414          */
1415         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1416                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1417
1418         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1419          * from caches that do not exist yet:
1420          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1421          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1422          *    cache_cache is statically allocated.
1423          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1424          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1425          *    array at the end of the bootstrap.
1426          * 2) Create the first kmalloc cache.
1427          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1428          *    An __init data area is used for the head array.
1429          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1430          *    head arrays.
1431          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1432          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1433          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1434          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1435          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1436          */
1437
1438         node = numa_node_id();
1439
1440         /* 1) create the cache_cache */
1441         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1442         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1443         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1444         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1445         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1446
1447         /*
1448          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids, which
1449          * can be less than MAX_NUMNODES.
1450          */
1451         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, nodelists) +
1452                                  nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1453 #if DEBUG
1454         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1455 #endif
1456         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1457                                         cache_line_size());
1458         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1459                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1460
1461         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1462                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1463                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1464                 if (cache_cache.num)
1465                         break;
1466         }
1467         BUG_ON(!cache_cache.num);
1468         cache_cache.gfporder = order;
1469         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1470         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1471                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1472
1473         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1474         sizes = malloc_sizes;
1475         names = cache_names;
1476
1477         /*
1478          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1479          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1480          * bug.
1481          */
1482
1483         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1484                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1485                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1486                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1487                                         NULL, NULL);
1488
1489         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1490                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1491                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1492                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1493                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1494                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1495                                 NULL, NULL);
1496         }
1497
1498         slab_early_init = 0;
1499
1500         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1501                 /*
1502                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1503                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1504                  * eliminates "false sharing".
1505                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1506                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1507                  */
1508                 if (!sizes->cs_cachep) {
1509                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1510                                         sizes->cs_size,
1511                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1512                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1513                                         NULL, NULL);
1514                 }
1515 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1516                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1517                                         names->name_dma,
1518                                         sizes->cs_size,
1519                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1520                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1521                                                 SLAB_PANIC,
1522                                         NULL, NULL);
1523 #endif
1524                 sizes++;
1525                 names++;
1526         }
1527         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1528         {
1529                 struct array_cache *ptr;
1530
1531                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1532
1533                 local_irq_disable();
1534                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1535                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1536                        sizeof(struct arraycache_init));
1537                 /*
1538                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1539                  */
1540                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1541
1542                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1543                 local_irq_enable();
1544
1545                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1546
1547                 local_irq_disable();
1548                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1549                        != &initarray_generic.cache);
1550                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1551                        sizeof(struct arraycache_init));
1552                 /*
1553                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1554                  */
1555                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1556
1557                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1558                     ptr;
1559                 local_irq_enable();
1560         }
1561         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1562         {
1563                 int nid;
1564
1565                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1566                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1567
1568                 for_each_online_node(nid) {
1569                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1570                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1571
1572                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1573                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1574                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1575                         }
1576                 }
1577         }
1578
1579         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1580         {
1581                 struct kmem_cache *cachep;
1582                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1583                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1584                         if (enable_cpucache(cachep))
1585                                 BUG();
1586                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1587         }
1588
1589         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1590         init_lock_keys();
1591
1592
1593         /* Done! */
1594         g_cpucache_up = FULL;
1595
1596         /*
1597          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1598          * cpu_cache_get for all new cpus
1599          */
1600         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1601
1602         /*
1603          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1604          * of the kernel is not yet operational.
1605          */
1606 }
1607
1608 static int __init cpucache_init(void)
1609 {
1610         int cpu;
1611
1612         /*
1613          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1614          */
1615         for_each_online_cpu(cpu)
1616                 start_cpu_timer(cpu);
1617         return 0;
1618 }
1619 __initcall(cpucache_init);
1620
1621 /*
1622  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1623  *
1624  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1625  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1626  * would be relatively rare and ignorable.
1627  */
1628 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1629 {
1630         struct page *page;
1631         int nr_pages;
1632         int i;
1633
1634 #ifndef CONFIG_MMU
1635         /*
1636          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1637          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1638          */
1639         flags |= __GFP_COMP;
1640 #endif
1641
1642         flags |= cachep->gfpflags;
1643
1644         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1645         if (!page)
1646                 return NULL;
1647
1648         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1649         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1650                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1651                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1652         else
1653                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1654                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1655         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1656                 __SetPageSlab(page + i);
1657         return page_address(page);
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Interface to system's page release.
1662  */
1663 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1664 {
1665         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1666         struct page *page = virt_to_page(addr);
1667         const unsigned long nr_freed = i;
1668
1669         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1670                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1671                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1672         else
1673                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1674                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1675         while (i--) {
1676                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1677                 __ClearPageSlab(page);
1678                 page++;
1679         }
1680         if (current->reclaim_state)
1681                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1682         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1683 }
1684
1685 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1686 {
1687         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1688         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1689
1690         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1691         if (OFF_SLAB(cachep))
1692                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1693 }
1694
1695 #if DEBUG
1696
1697 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1698 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1699                             unsigned long caller)
1700 {
1701         int size = obj_size(cachep);
1702
1703         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1704
1705         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1706                 return;
1707
1708         *addr++ = 0x12345678;
1709         *addr++ = caller;
1710         *addr++ = smp_processor_id();
1711         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1712         {
1713                 unsigned long *sptr = &caller;
1714                 unsigned long svalue;
1715
1716                 while (!kstack_end(sptr)) {
1717                         svalue = *sptr++;
1718                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1719                                 *addr++ = svalue;
1720                                 size -= sizeof(unsigned long);
1721                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1722                                         break;
1723                         }
1724                 }
1725
1726         }
1727         *addr++ = 0x87654321;
1728 }
1729 #endif
1730
1731 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1732 {
1733         int size = obj_size(cachep);
1734         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1735
1736         memset(addr, val, size);
1737         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1738 }
1739
1740 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1741 {
1742         int i;
1743         unsigned char error = 0;
1744         int bad_count = 0;
1745
1746         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1747         for (i = 0; i < limit; i++) {
1748                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1749                         error = data[offset + i];
1750                         bad_count++;
1751                 }
1752                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1753         }
1754         printk("\n");
1755
1756         if (bad_count == 1) {
1757                 error ^= POISON_FREE;
1758                 if (!(error & (error - 1))) {
1759                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1760                                         "bad RAM.\n");
1761 #ifdef CONFIG_X86
1762                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1763                                         "test tool.\n");
1764 #else
1765                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1766 #endif
1767                 }
1768         }
1769 }
1770 #endif
1771
1772 #if DEBUG
1773
1774 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1775 {
1776         int i, size;
1777         char *realobj;
1778
1779         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1780                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1781                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1782                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1783         }
1784
1785         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1786                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1787                         *dbg_userword(cachep, objp));
1788                 print_symbol("(%s)",
1789                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1790                 printk("\n");
1791         }
1792         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1793         size = obj_size(cachep);
1794         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1795                 int limit;
1796                 limit = 16;
1797                 if (i + limit > size)
1798                         limit = size - i;
1799                 dump_line(realobj, i, limit);
1800         }
1801 }
1802
1803 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1804 {
1805         char *realobj;
1806         int size, i;
1807         int lines = 0;
1808
1809         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1810         size = obj_size(cachep);
1811
1812         for (i = 0; i < size; i++) {
1813                 char exp = POISON_FREE;
1814                 if (i == size - 1)
1815                         exp = POISON_END;
1816                 if (realobj[i] != exp) {
1817                         int limit;
1818                         /* Mismatch ! */
1819                         /* Print header */
1820                         if (lines == 0) {
1821                                 printk(KERN_ERR
1822                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1823                                         cachep->name, realobj, size);
1824                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1825                         }
1826                         /* Hexdump the affected line */
1827                         i = (i / 16) * 16;
1828                         limit = 16;
1829                         if (i + limit > size)
1830                                 limit = size - i;
1831                         dump_line(realobj, i, limit);
1832                         i += 16;
1833                         lines++;
1834                         /* Limit to 5 lines */
1835                         if (lines > 5)
1836                                 break;
1837                 }
1838         }
1839         if (lines != 0) {
1840                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1841                  * exist:
1842                  */
1843                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1844                 unsigned int objnr;
1845
1846                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1847                 if (objnr) {
1848                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1849                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1850                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1851                                realobj, size);
1852                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1853                 }
1854                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1855                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1856                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1857                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1858                                realobj, size);
1859                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1860                 }
1861         }
1862 }
1863 #endif
1864
1865 #if DEBUG
1866 /**
1867  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1868  * @cachep: cache pointer being destroyed
1869  * @slabp: slab pointer being destroyed
1870  *
1871  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1872  * destroyed.
1873  */
1874 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1875 {
1876         int i;
1877         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1878                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1879
1880                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1881 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1882                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1883                                         OFF_SLAB(cachep))
1884                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1885                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1886                         else
1887                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1888 #else
1889                         check_poison_obj(cachep, objp);
1890 #endif
1891                 }
1892                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1893                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1894                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1895                                            "was overwritten");
1896                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1897                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1898                                            "was overwritten");
1899                 }
1900                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1901                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1902         }
1903 }
1904 #else
1905 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1906 {
1907         if (cachep->dtor) {
1908                 int i;
1909                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1910                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1911                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1912                 }
1913         }
1914 }
1915 #endif
1916
1917 /**
1918  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1919  * @cachep: cache pointer being destroyed
1920  * @slabp: slab pointer being destroyed
1921  *
1922  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1923  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1924  * cache-lock is not held/needed.
1925  */
1926 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1927 {
1928         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1929
1930         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1931         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1932                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1933
1934                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1935                 slab_rcu->cachep = cachep;
1936                 slab_rcu->addr = addr;
1937                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1938         } else {
1939                 kmem_freepages(cachep, addr);
1940                 if (OFF_SLAB(cachep))
1941                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1942         }
1943 }
1944
1945 /*
1946  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1947  * size of kmem_list3.
1948  */
1949 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1950 {
1951         int node;
1952
1953         for_each_online_node(node) {
1954                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1955                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1956                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1957                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1958         }
1959 }
1960
1961 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1962 {
1963         int i;
1964         struct kmem_list3 *l3;
1965
1966         for_each_online_cpu(i)
1967             kfree(cachep->array[i]);
1968
1969         /* NUMA: free the list3 structures */
1970         for_each_online_node(i) {
1971                 l3 = cachep->nodelists[i];
1972                 if (l3) {
1973                         kfree(l3->shared);
1974                         free_alien_cache(l3->alien);
1975                         kfree(l3);
1976                 }
1977         }
1978         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1979 }
1980
1981
1982 /**
1983  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1984  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1985  * @size: size of objects to be created in this cache.
1986  * @align: required alignment for the objects.
1987  * @flags: slab allocation flags
1988  *
1989  * Also calculates the number of objects per slab.
1990  *
1991  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1992  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1993  * towards high-order requests, this should be changed.
1994  */
1995 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1996                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1997 {
1998         unsigned long offslab_limit;
1999         size_t left_over = 0;
2000         int gfporder;
2001
2002         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
2003                 unsigned int num;
2004                 size_t remainder;
2005
2006                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2007                 if (!num)
2008                         continue;
2009
2010                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2011                         /*
2012                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2013                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2014                          * looping condition in cache_grow().
2015                          */
2016                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2017                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2018
2019                         if (num > offslab_limit)
2020                                 break;
2021                 }
2022
2023                 /* Found something acceptable - save it away */
2024                 cachep->num = num;
2025                 cachep->gfporder = gfporder;
2026                 left_over = remainder;
2027
2028                 /*
2029                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2030                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2031                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2032                  */
2033                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2034                         break;
2035
2036                 /*
2037                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2038                  * currently bad for the gfp()s.
2039                  */
2040                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2041                         break;
2042
2043                 /*
2044                  * Acceptable internal fragmentation?
2045                  */
2046                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2047                         break;
2048         }
2049         return left_over;
2050 }
2051
2052 static int setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2053 {
2054         if (g_cpucache_up == FULL)
2055                 return enable_cpucache(cachep);
2056
2057         if (g_cpucache_up == NONE) {
2058                 /*
2059                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2060                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2061                  * further caches will BUG().
2062                  */
2063                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2064
2065                 /*
2066                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2067                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2068                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2069                  */
2070                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2071                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2072                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2073                 else
2074                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2075         } else {
2076                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2077                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2078
2079                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2080                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2081                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2082                 } else {
2083                         int node;
2084                         for_each_online_node(node) {
2085                                 cachep->nodelists[node] =
2086                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2087                                                 GFP_KERNEL, node);
2088                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2089                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2090                         }
2091                 }
2092         }
2093         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2094                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2095                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2096
2097         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2098         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2099         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2100         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2101         cachep->batchcount = 1;
2102         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2103         return 0;
2104 }
2105
2106 /**
2107  * kmem_cache_create - Create a cache.
2108  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2109  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2110  * @align: The required alignment for the objects.
2111  * @flags: SLAB flags
2112  * @ctor: A constructor for the objects.
2113  * @dtor: A destructor for the objects.
2114  *
2115  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2116  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2117  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2118  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2119  *
2120  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2121  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2122  *
2123  * The flags are
2124  *
2125  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2126  * to catch references to uninitialised memory.
2127  *
2128  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2129  * for buffer overruns.
2130  *
2131  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2132  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2133  * as davem.
2134  */
2135 struct kmem_cache *
2136 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2137         unsigned long flags,
2138         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2139         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2140 {
2141         size_t left_over, slab_size, ralign;
2142         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2143
2144         /*
2145          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2146          */
2147         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2148             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
2149                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2150                                 name);
2151                 BUG();
2152         }
2153
2154         /*
2155          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2156          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2157          */
2158         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2159
2160         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2161                 char tmp;
2162                 int res;
2163
2164                 /*
2165                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2166                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2167                  * area of the module.  Print a warning.
2168                  */
2169                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2170                 if (res) {
2171                         printk(KERN_ERR
2172                                "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(KERN_ERR
2179                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2180                         dump_stack();
2181                         goto oops;
2182                 }
2183         }
2184
2185 #if DEBUG
2186         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2187         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2188                 /* No constructor, but inital state check requested */
2189                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2190                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2191                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2192         }
2193 #if FORCED_DEBUG
2194         /*
2195          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2196          * large objects, if the increased size would increase the object size
2197          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2198          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2199          */
2200         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2201                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2202         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2203                 flags |= SLAB_POISON;
2204 #endif
2205         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2206                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2207 #endif
2208         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2209                 BUG_ON(dtor);
2210
2211         /*
2212          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2213          * isn't available.
2214          */
2215         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2216
2217         /*
2218          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2219          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2220          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2221          */
2222         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2223                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2224                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2225         }
2226
2227         /* calculate the final buffer alignment: */
2228
2229         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2230         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2231                 /*
2232                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2233                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2234                  * one cacheline.
2235                  */
2236                 ralign = cache_line_size();
2237                 while (size <= ralign / 2)
2238                         ralign /= 2;
2239         } else {
2240                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2241         }
2242
2243         /*
2244          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2245          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2246          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2247          */
2248         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2249                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2250
2251         /* 2) arch mandated alignment */
2252         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2253                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2254         }
2255         /* 3) caller mandated alignment */
2256         if (ralign < align) {
2257                 ralign = align;
2258         }
2259         /* disable debug if necessary */
2260         if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2261                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2262         /*
2263          * 4) Store it.
2264          */
2265         align = ralign;
2266
2267         /* Get cache's description obj. */
2268         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2269         if (!cachep)
2270                 goto oops;
2271
2272 #if DEBUG
2273         cachep->obj_size = size;
2274
2275         /*
2276          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2277          * into align above.
2278          */
2279         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2280                 /* add space for red zone words */
2281                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2282                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2283         }
2284         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2285                 /* user store requires one word storage behind the end of
2286                  * the real object.
2287                  */
2288                 size += BYTES_PER_WORD;
2289         }
2290 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2291         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2292             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2293                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2294                 size = PAGE_SIZE;
2295         }
2296 #endif
2297 #endif
2298
2299         /*
2300          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2301          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2302          * it too early on.)
2303          */
2304         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2305                 /*
2306                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2307                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2308                  */
2309                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2310
2311         size = ALIGN(size, align);
2312
2313         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2314
2315         if (!cachep->num) {
2316                 printk(KERN_ERR
2317                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2318                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2319                 cachep = NULL;
2320                 goto oops;
2321         }
2322         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2323                           + sizeof(struct slab), align);
2324
2325         /*
2326          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2327          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2328          */
2329         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2330                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2331                 left_over -= slab_size;
2332         }
2333
2334         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2335                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2336                 slab_size =
2337                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2338         }
2339
2340         cachep->colour_off = cache_line_size();
2341         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2342         if (cachep->colour_off < align)
2343                 cachep->colour_off = align;
2344         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2345         cachep->slab_size = slab_size;
2346         cachep->flags = flags;
2347         cachep->gfpflags = 0;
2348         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2349                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2350         cachep->buffer_size = size;
2351         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2352
2353         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2354                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2355                 /*
2356                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2357                  * But since we go off slab only for object size greater than
2358                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2359                  * this should not happen at all.
2360                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2361                  */
2362                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2363         }
2364         cachep->ctor = ctor;
2365         cachep->dtor = dtor;
2366         cachep->name = name;
2367
2368         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2369                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2370                 cachep = NULL;
2371                 goto oops;
2372         }
2373
2374         /* cache setup completed, link it into the list */
2375         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2376 oops:
2377         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2378                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2379                       name);
2380         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2381         return cachep;
2382 }
2383 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2384
2385 #if DEBUG
2386 static void check_irq_off(void)
2387 {
2388         BUG_ON(!irqs_disabled());
2389 }
2390
2391 static void check_irq_on(void)
2392 {
2393         BUG_ON(irqs_disabled());
2394 }
2395
2396 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2397 {
2398 #ifdef CONFIG_SMP
2399         check_irq_off();
2400         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2401 #endif
2402 }
2403
2404 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2405 {
2406 #ifdef CONFIG_SMP
2407         check_irq_off();
2408         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2409 #endif
2410 }
2411
2412 #else
2413 #define check_irq_off() do { } while(0)
2414 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2415 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2416 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2417 #endif
2418
2419 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2420                         struct array_cache *ac,
2421                         int force, int node);
2422
2423 static void do_drain(void *arg)
2424 {
2425         struct kmem_cache *cachep = arg;
2426         struct array_cache *ac;
2427         int node = numa_node_id();
2428
2429         check_irq_off();
2430         ac = cpu_cache_get(cachep);
2431         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2432         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2433         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2434         ac->avail = 0;
2435 }
2436
2437 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2438 {
2439         struct kmem_list3 *l3;
2440         int node;
2441
2442         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2443         check_irq_on();
2444         for_each_online_node(node) {
2445                 l3 = cachep->nodelists[node];
2446                 if (l3 && l3->alien)
2447                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2448         }
2449
2450         for_each_online_node(node) {
2451                 l3 = cachep->nodelists[node];
2452                 if (l3)
2453                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2454         }
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Remove slabs from the list of free slabs.
2459  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2460  *
2461  * Returns the actual number of slabs released.
2462  */
2463 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2464                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2465 {
2466         struct list_head *p;
2467         int nr_freed;
2468         struct slab *slabp;
2469
2470         nr_freed = 0;
2471         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2472
2473                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2474                 p = l3->slabs_free.prev;
2475                 if (p == &l3->slabs_free) {
2476                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2477                         goto out;
2478                 }
2479
2480                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2481 #if DEBUG
2482                 BUG_ON(slabp->inuse);
2483 #endif
2484                 list_del(&slabp->list);
2485                 /*
2486                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2487                  * to the cache.
2488                  */
2489                 l3->free_objects -= cache->num;
2490                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2491                 slab_destroy(cache, slabp);
2492                 nr_freed++;
2493         }
2494 out:
2495         return nr_freed;
2496 }
2497
2498 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2499 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2500 {
2501         int ret = 0, i = 0;
2502         struct kmem_list3 *l3;
2503
2504         drain_cpu_caches(cachep);
2505
2506         check_irq_on();
2507         for_each_online_node(i) {
2508                 l3 = cachep->nodelists[i];
2509                 if (!l3)
2510                         continue;
2511
2512                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2513
2514                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2515                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2516         }
2517         return (ret ? 1 : 0);
2518 }
2519
2520 /**
2521  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2522  * @cachep: The cache to shrink.
2523  *
2524  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2525  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2526  */
2527 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2528 {
2529         int ret;
2530         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2531
2532         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2533         ret = __cache_shrink(cachep);
2534         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2535         return ret;
2536 }
2537 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2538
2539 /**
2540  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2541  * @cachep: the cache to destroy
2542  *
2543  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2544  *
2545  * It is expected this function will be called by a module when it is
2546  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2547  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2548  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2549  *
2550  * The cache must be empty before calling this function.
2551  *
2552  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2553  * during the kmem_cache_destroy().
2554  */
2555 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2556 {
2557         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2558
2559         /* Find the cache in the chain of caches. */
2560         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2561         /*
2562          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2563          */
2564         list_del(&cachep->next);
2565         if (__cache_shrink(cachep)) {
2566                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2567                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2568                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2569                 return;
2570         }
2571
2572         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2573                 synchronize_rcu();
2574
2575         __kmem_cache_destroy(cachep);
2576         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2577 }
2578 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2579
2580 /*
2581  * Get the memory for a slab management obj.
2582  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2583  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2584  * come from the same cache which is getting created because,
2585  * when we are searching for an appropriate cache for these
2586  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2587  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2588  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2589  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2590  */
2591 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2592                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2593                                    int nodeid)
2594 {
2595         struct slab *slabp;
2596
2597         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2598                 /* Slab management obj is off-slab. */
2599                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2600                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2601                 if (!slabp)
2602                         return NULL;
2603         } else {
2604                 slabp = objp + colour_off;
2605                 colour_off += cachep->slab_size;
2606         }
2607         slabp->inuse = 0;
2608         slabp->colouroff = colour_off;
2609         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2610         slabp->nodeid = nodeid;
2611         return slabp;
2612 }
2613
2614 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2615 {
2616         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2617 }
2618
2619 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2620                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2621 {
2622         int i;
2623
2624         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2625                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2626 #if DEBUG
2627                 /* need to poison the objs? */
2628                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2629                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2630                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2631                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2632
2633                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2634                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2635                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2636                 }
2637                 /*
2638                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2639                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2640                  * They must also be threaded.
2641                  */
2642                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2643                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2644                                      ctor_flags);
2645
2646                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2647                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2648                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2649                                            " end of an object");
2650                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2651                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2652                                            " start of an object");
2653                 }
2654                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2655                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2656                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2657                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2658 #else
2659                 if (cachep->ctor)
2660                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2661 #endif
2662                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2663         }
2664         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2665         slabp->free = 0;
2666 }
2667
2668 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2669 {
2670         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2671                 if (flags & GFP_DMA)
2672                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2673                 else
2674                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2675         }
2676 }
2677
2678 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2679                                 int nodeid)
2680 {
2681         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2682         kmem_bufctl_t next;
2683
2684         slabp->inuse++;
2685         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2686 #if DEBUG
2687         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2688         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2689 #endif
2690         slabp->free = next;
2691
2692         return objp;
2693 }
2694
2695 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2696                                 void *objp, int nodeid)
2697 {
2698         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2699
2700 #if DEBUG
2701         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2702         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2703
2704         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2705                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2706                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2707                 BUG();
2708         }
2709 #endif
2710         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2711         slabp->free = objnr;
2712         slabp->inuse--;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2717  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2718  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2719  */
2720 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2721                            void *addr)
2722 {
2723         int nr_pages;
2724         struct page *page;
2725
2726         page = virt_to_page(addr);
2727
2728         nr_pages = 1;
2729         if (likely(!PageCompound(page)))
2730                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2731
2732         do {
2733                 page_set_cache(page, cache);
2734                 page_set_slab(page, slab);
2735                 page++;
2736         } while (--nr_pages);
2737 }
2738
2739 /*
2740  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2741  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2742  */
2743 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2744                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2745 {
2746         struct slab *slabp;
2747         size_t offset;
2748         gfp_t local_flags;
2749         unsigned long ctor_flags;
2750         struct kmem_list3 *l3;
2751
2752         /*
2753          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2754          * critical path in kmem_cache_alloc().
2755          */
2756         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK | __GFP_NO_GROW));
2757         if (flags & __GFP_NO_GROW)
2758                 return 0;
2759
2760         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2761         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2762         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2763                 /*
2764                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2765                  * this - it might need to know...
2766                  */
2767                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2768
2769         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2770         check_irq_off();
2771         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2772         spin_lock(&l3->list_lock);
2773
2774         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2775         offset = l3->colour_next;
2776         l3->colour_next++;
2777         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2778                 l3->colour_next = 0;
2779         spin_unlock(&l3->list_lock);
2780
2781         offset *= cachep->colour_off;
2782
2783         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2784                 local_irq_enable();
2785
2786         /*
2787          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2788          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2789          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2790          * will eventually be caught here (where it matters).
2791          */
2792         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2793
2794         /*
2795          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2796          * 'nodeid'.
2797          */
2798         if (!objp)
2799                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2800         if (!objp)
2801                 goto failed;
2802
2803         /* Get slab management. */
2804         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2805                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2806         if (!slabp)
2807                 goto opps1;
2808
2809         slabp->nodeid = nodeid;
2810         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2811
2812         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2813
2814         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2815                 local_irq_disable();
2816         check_irq_off();
2817         spin_lock(&l3->list_lock);
2818
2819         /* Make slab active. */
2820         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2821         STATS_INC_GROWN(cachep);
2822         l3->free_objects += cachep->num;
2823         spin_unlock(&l3->list_lock);
2824         return 1;
2825 opps1:
2826         kmem_freepages(cachep, objp);
2827 failed:
2828         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2829                 local_irq_disable();
2830         return 0;
2831 }
2832
2833 #if DEBUG
2834
2835 /*
2836  * Perform extra freeing checks:
2837  * - detect bad pointers.
2838  * - POISON/RED_ZONE checking
2839  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2840  */
2841 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2842 {
2843         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2844                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2845                        (unsigned long)objp);
2846                 BUG();
2847         }
2848 }
2849
2850 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2851 {
2852         unsigned long redzone1, redzone2;
2853
2854         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2855         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2856
2857         /*
2858          * Redzone is ok.
2859          */
2860         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2861                 return;
2862
2863         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2864                 slab_error(cache, "double free detected");
2865         else
2866                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2867
2868         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx.\n",
2869                         obj, redzone1, redzone2);
2870 }
2871
2872 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2873                                    void *caller)
2874 {
2875         struct page *page;
2876         unsigned int objnr;
2877         struct slab *slabp;
2878
2879         objp -= obj_offset(cachep);
2880         kfree_debugcheck(objp);
2881         page = virt_to_head_page(objp);
2882
2883         slabp = page_get_slab(page);
2884
2885         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2886                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2887                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2888                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2889         }
2890         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2891                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2892
2893         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2894
2895         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2896         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2897
2898         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2899                 /*
2900                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2901                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2902                  * the cache-lock held.
2903                  */
2904                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2905                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2906         }
2907         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2908                 /* we want to cache poison the object,
2909                  * call the destruction callback
2910                  */
2911                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2912         }
2913 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2914         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2915 #endif
2916         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2917 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2918                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2919                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2920                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2921                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2922                 } else {
2923                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2924                 }
2925 #else
2926                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2927 #endif
2928         }
2929         return objp;
2930 }
2931
2932 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2933 {
2934         kmem_bufctl_t i;
2935         int entries = 0;
2936
2937         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2938         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2939                 entries++;
2940                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2941                         goto bad;
2942         }
2943         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2944 bad:
2945                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2946                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2947                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2948                 for (i = 0;
2949                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2950                      i++) {
2951                         if (i % 16 == 0)
2952                                 printk("\n%03x:", i);
2953                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2954                 }
2955                 printk("\n");
2956                 BUG();
2957         }
2958 }
2959 #else
2960 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2961 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2962 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2963 #endif
2964
2965 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2966 {
2967         int batchcount;
2968         struct kmem_list3 *l3;
2969         struct array_cache *ac;
2970         int node;
2971
2972         node = numa_node_id();
2973
2974         check_irq_off();
2975         ac = cpu_cache_get(cachep);
2976 retry:
2977         batchcount = ac->batchcount;
2978         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2979                 /*
2980                  * If there was little recent activity on this cache, then
2981                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2982                  * refill bouncing.
2983                  */
2984                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2985         }
2986         l3 = cachep->nodelists[node];
2987
2988         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2989         spin_lock(&l3->list_lock);
2990
2991         /* See if we can refill from the shared array */
2992         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2993                 goto alloc_done;
2994
2995         while (batchcount > 0) {
2996                 struct list_head *entry;
2997                 struct slab *slabp;
2998                 /* Get slab alloc is to come from. */
2999                 entry = l3->slabs_partial.next;
3000                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3001                         l3->free_touched = 1;
3002                         entry = l3->slabs_free.next;
3003                         if (entry == &l3->slabs_free)
3004                                 goto must_grow;
3005                 }
3006
3007                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3008                 check_slabp(cachep, slabp);
3009                 check_spinlock_acquired(cachep);
3010
3011                 /*
3012                  * The slab was either on partial or free list so
3013                  * there must be at least one object available for
3014                  * allocation.
3015                  */
3016                 BUG_ON(slabp->inuse < 0 || slabp->inuse >= cachep->num);
3017
3018                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3019                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3020                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3021                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3022
3023                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3024                                                             node);
3025                 }
3026                 check_slabp(cachep, slabp);
3027
3028                 /* move slabp to correct slabp list: */
3029                 list_del(&slabp->list);
3030                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3031                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3032                 else
3033                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3034         }
3035
3036 must_grow:
3037         l3->free_objects -= ac->avail;
3038 alloc_done:
3039         spin_unlock(&l3->list_lock);
3040
3041         if (unlikely(!ac->avail)) {
3042                 int x;
3043                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3044
3045                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3046                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3047                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3048                         return NULL;
3049
3050                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3051                         goto retry;
3052         }
3053         ac->touched = 1;
3054         return ac->entry[--ac->avail];
3055 }
3056
3057 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3058                                                 gfp_t flags)
3059 {
3060         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3061 #if DEBUG
3062         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3063 #endif
3064 }
3065
3066 #if DEBUG
3067 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3068                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3069 {
3070         if (!objp)
3071                 return objp;
3072         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3073 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3074                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3075                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3076                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3077                 else
3078                         check_poison_obj(cachep, objp);
3079 #else
3080                 check_poison_obj(cachep, objp);
3081 #endif
3082                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3083         }
3084         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3085                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3086
3087         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3088                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3089                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3090                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3091                                                 " object was overwritten");
3092                         printk(KERN_ERR
3093                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
3094                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3095                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3096                 }
3097                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3098                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3099         }
3100 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3101         {
3102                 struct slab *slabp;
3103                 unsigned objnr;
3104
3105                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3106                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3107                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3108         }
3109 #endif
3110         objp += obj_offset(cachep);
3111         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
3112                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
3113
3114                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
3115                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
3116
3117                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
3118         }
3119 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3120         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3121                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3122                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3123         }
3124 #endif
3125         return objp;
3126 }
3127 #else
3128 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3129 #endif
3130
3131 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3132
3133 static struct failslab_attr {
3134
3135         struct fault_attr attr;
3136
3137         u32 ignore_gfp_wait;
3138 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3139         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3140 #endif
3141
3142 } failslab = {
3143         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3144         .ignore_gfp_wait = 1,
3145 };
3146
3147 static int __init setup_failslab(char *str)
3148 {
3149         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3150 }
3151 __setup("failslab=", setup_failslab);
3152
3153 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3154 {
3155         if (cachep == &cache_cache)
3156                 return 0;
3157         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3158                 return 0;
3159         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3160                 return 0;
3161
3162         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3163 }
3164
3165 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3166
3167 static int __init failslab_debugfs(void)
3168 {
3169         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3170         struct dentry *dir;
3171         int err;
3172
3173         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3174         if (err)
3175                 return err;
3176         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3177
3178         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3179                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3180                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3181
3182         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3183                 err = -ENOMEM;
3184                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3185                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3186         }
3187
3188         return err;
3189 }
3190
3191 late_initcall(failslab_debugfs);
3192
3193 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3194
3195 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3196
3197 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3198 {
3199         return 0;
3200 }
3201
3202 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3203
3204 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3205 {
3206         void *objp;
3207         struct array_cache *ac;
3208
3209         check_irq_off();
3210
3211         if (should_failslab(cachep, flags))
3212                 return NULL;
3213
3214         ac = cpu_cache_get(cachep);
3215         if (likely(ac->avail)) {
3216                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3217                 ac->touched = 1;
3218                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3219         } else {
3220                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3221                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3222         }
3223         return objp;
3224 }
3225
3226 #ifdef CONFIG_NUMA
3227 /*
3228  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3229  *
3230  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3231  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3232  */
3233 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3234 {
3235         int nid_alloc, nid_here;
3236
3237         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3238                 return NULL;
3239         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3240         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3241                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3242         else if (current->mempolicy)
3243                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3244         if (nid_alloc != nid_here)
3245                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3246         return NULL;
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3251  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3252  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3253  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3254  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3255  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3256  */
3257 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3258 {
3259         struct zonelist *zonelist;
3260         gfp_t local_flags;
3261         struct zone **z;
3262         void *obj = NULL;
3263         int nid;
3264
3265         if (flags & __GFP_THISNODE)
3266                 return NULL;
3267
3268         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3269                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3270         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3271
3272 retry:
3273         /*
3274          * Look through allowed nodes for objects available
3275          * from existing per node queues.
3276          */
3277         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3278                 nid = zone_to_nid(*z);
3279
3280                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3281                         cache->nodelists[nid] &&
3282                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3283                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3284                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3285         }
3286
3287         if (!obj && !(flags & __GFP_NO_GROW)) {
3288                 /*
3289                  * This allocation will be performed within the constraints
3290                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3291                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3292                  * set and go into memory reserves if necessary.
3293                  */
3294                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3295                         local_irq_enable();
3296                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3297                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3298                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3299                         local_irq_disable();
3300                 if (obj) {
3301                         /*
3302                          * Insert into the appropriate per node queues
3303                          */
3304                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3305                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3306                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3307                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3308                                 if (!obj)
3309                                         /*
3310                                          * Another processor may allocate the
3311                                          * objects in the slab since we are
3312                                          * not holding any locks.
3313                                          */
3314                                         goto retry;
3315                         } else {
3316                                 /* cache_grow already freed obj */
3317                                 obj = NULL;
3318                         }
3319                 }
3320         }
3321         return obj;
3322 }
3323
3324 /*
3325  * A interface to enable slab creation on nodeid
3326  */
3327 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3328                                 int nodeid)
3329 {
3330         struct list_head *entry;
3331         struct slab *slabp;
3332         struct kmem_list3 *l3;
3333         void *obj;
3334         int x;
3335
3336         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3337         BUG_ON(!l3);
3338
3339 retry:
3340         check_irq_off();
3341         spin_lock(&l3->list_lock);
3342         entry = l3->slabs_partial.next;
3343         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3344                 l3->free_touched = 1;
3345                 entry = l3->slabs_free.next;
3346                 if (entry == &l3->slabs_free)
3347                         goto must_grow;
3348         }
3349
3350         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3351         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3352         check_slabp(cachep, slabp);
3353
3354         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3355         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3356         STATS_SET_HIGH(cachep);
3357
3358         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3359
3360         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3361         check_slabp(cachep, slabp);
3362         l3->free_objects--;
3363         /* move slabp to correct slabp list: */
3364         list_del(&slabp->list);
3365
3366         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3367                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3368         else
3369                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3370
3371         spin_unlock(&l3->list_lock);
3372         goto done;
3373
3374 must_grow:
3375         spin_unlock(&l3->list_lock);
3376         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3377         if (x)
3378                 goto retry;
3379
3380         return fallback_alloc(cachep, flags);
3381
3382 done:
3383         return obj;
3384 }
3385
3386 /**
3387  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3388  * @cachep: The cache to allocate from.
3389  * @flags: See kmalloc().
3390  * @nodeid: node number of the target node.
3391  * @caller: return address of caller, used for debug information
3392  *
3393  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3394  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3395  *
3396  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3397  */
3398 static __always_inline void *
3399 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3400                    void *caller)
3401 {
3402         unsigned long save_flags;
3403         void *ptr;
3404
3405         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3406         local_irq_save(save_flags);
3407
3408         if (unlikely(nodeid == -1))
3409                 nodeid = numa_node_id();
3410
3411         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3412                 /* Node not bootstrapped yet */
3413                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3414                 goto out;
3415         }
3416
3417         if (nodeid == numa_node_id()) {
3418                 /*
3419                  * Use the locally cached objects if possible.
3420                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3421                  * to other nodes. It may fail while we still have
3422                  * objects on other nodes available.
3423                  */
3424                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3425                 if (ptr)
3426                         goto out;
3427         }
3428         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3429         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3430   out:
3431         local_irq_restore(save_flags);
3432         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3433
3434         return ptr;
3435 }
3436
3437 static __always_inline void *
3438 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3439 {
3440         void *objp;
3441
3442         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3443                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3444                 if (objp)
3445                         goto out;
3446         }
3447         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3448
3449         /*
3450          * We may just have run out of memory on the local node.
3451          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3452          */
3453         if (!objp)
3454                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_node_id());
3455
3456   out:
3457         return objp;
3458 }
3459 #else
3460
3461 static __always_inline void *
3462 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3463 {
3464         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3465 }
3466
3467 #endif /* CONFIG_NUMA */
3468
3469 static __always_inline void *
3470 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3471 {
3472         unsigned long save_flags;
3473         void *objp;
3474
3475         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3476         local_irq_save(save_flags);
3477         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3478         local_irq_restore(save_flags);
3479         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3480         prefetchw(objp);
3481
3482         return objp;
3483 }
3484
3485 /*
3486  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3487  */
3488 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3489                        int node)
3490 {
3491         int i;
3492         struct kmem_list3 *l3;
3493
3494         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3495                 void *objp = objpp[i];
3496                 struct slab *slabp;
3497
3498                 slabp = virt_to_slab(objp);
3499                 l3 = cachep->nodelists[node];
3500                 list_del(&slabp->list);
3501                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3502                 check_slabp(cachep, slabp);
3503                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3504                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3505                 l3->free_objects++;
3506                 check_slabp(cachep, slabp);
3507
3508                 /* fixup slab chains */
3509                 if (slabp->inuse == 0) {
3510                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3511                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3512                                 /* No need to drop any previously held
3513                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3514                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3515                                  * a different cache, refer to comments before
3516                                  * alloc_slabmgmt.
3517                                  */
3518                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3519                         } else {
3520                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3521                         }
3522                 } else {
3523                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3524                          * partial list on free - maximum time for the
3525                          * other objects to be freed, too.
3526                          */
3527                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3528                 }
3529         }
3530 }
3531
3532 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3533 {
3534         int batchcount;
3535         struct kmem_list3 *l3;
3536         int node = numa_node_id();
3537
3538         batchcount = ac->batchcount;
3539 #if DEBUG
3540         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3541 #endif
3542         check_irq_off();
3543         l3 = cachep->nodelists[node];
3544         spin_lock(&l3->list_lock);
3545         if (l3->shared) {
3546                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3547                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3548                 if (max) {
3549                         if (batchcount > max)
3550                                 batchcount = max;
3551                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3552                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3553                         shared_array->avail += batchcount;
3554                         goto free_done;
3555                 }
3556         }
3557
3558         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3559 free_done:
3560 #if STATS
3561         {
3562                 int i = 0;
3563                 struct list_head *p;
3564
3565                 p = l3->slabs_free.next;
3566                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3567                         struct slab *slabp;
3568
3569                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3570                         BUG_ON(slabp->inuse);
3571
3572                         i++;
3573                         p = p->next;
3574                 }
3575                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3576         }
3577 #endif
3578         spin_unlock(&l3->list_lock);
3579         ac->avail -= batchcount;
3580         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3581 }
3582
3583 /*
3584  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3585  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3586  */
3587 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3588 {
3589         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3590
3591         check_irq_off();
3592         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3593
3594         if (use_alien_caches && cache_free_alien(cachep, objp))
3595                 return;
3596
3597         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3598                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3599                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3600                 return;
3601         } else {
3602                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3603                 cache_flusharray(cachep, ac);
3604                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3605         }
3606 }
3607
3608 /**
3609  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3610  * @cachep: The cache to allocate from.
3611  * @flags: See kmalloc().
3612  *
3613  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3614  * if the cache has no available objects.
3615  */
3616 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3617 {
3618         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3619 }
3620 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3621
3622 /**
3623  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3624  * @cache: The cache to allocate from.
3625  * @flags: See kmalloc().
3626  *
3627  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3628  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3629  */
3630 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3631 {
3632         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3633         if (ret)
3634                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3635         return ret;
3636 }
3637 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3638
3639 /**
3640  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3641  *      be a slab entry.
3642  * @cachep: the cache we're checking against
3643  * @ptr: pointer to validate
3644  *
3645  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3646  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3647  * part of the slab cache in question, but it at least
3648  * validates that the pointer can be dereferenced and
3649  * looks half-way sane.
3650  *
3651  * Currently only used for dentry validation.
3652  */
3653 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3654 {
3655         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3656         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3657         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3658         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3659         struct page *page;
3660
3661         if (unlikely(addr < min_addr))
3662                 goto out;
3663         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3664                 goto out;
3665         if (unlikely(addr & align_mask))
3666                 goto out;
3667         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3668                 goto out;
3669         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3670                 goto out;
3671         page = virt_to_page(ptr);
3672         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3673                 goto out;
3674         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3675                 goto out;
3676         return 1;
3677 out:
3678         return 0;
3679 }
3680
3681 #ifdef CONFIG_NUMA
3682 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3683 {
3684         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3685                         __builtin_return_address(0));
3686 }
3687 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3688
3689 static __always_inline void *
3690 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3691 {
3692         struct kmem_cache *cachep;
3693
3694         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3695         if (unlikely(cachep == NULL))
3696                 return NULL;
3697         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3698 }
3699
3700 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3701 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3702 {
3703         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3704                         __builtin_return_address(0));
3705 }
3706 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3707
3708 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3709                 int node, void *caller)
3710 {
3711         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3712 }
3713 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3714 #else
3715 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3716 {
3717         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3718 }
3719 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3720 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3721 #endif /* CONFIG_NUMA */
3722
3723 /**
3724  * __do_kmalloc - allocate memory
3725  * @size: how many bytes of memory are required.
3726  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3727  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3728  */
3729 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3730                                           void *caller)
3731 {
3732         struct kmem_cache *cachep;
3733
3734         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3735          * __ with kmem_.
3736          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3737          * functions.
3738          */
3739         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3740         if (unlikely(cachep == NULL))
3741                 return NULL;
3742         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3743 }
3744
3745
3746 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3747 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3748 {
3749         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3750 }
3751 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3752
3753 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3754 {
3755         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3756 }
3757 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3758
3759 #else
3760 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3761 {
3762         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3763 }
3764 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3765 #endif
3766
3767 /**
3768  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
3769  *
3770  * @p: object to reallocate memory for.
3771  * @new_size: how many bytes of memory are required.
3772  * @flags: the type of memory to allocate.
3773  *
3774  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
3775  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
3776  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
3777  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
3778  */
3779 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
3780 {
3781         struct kmem_cache *cache, *new_cache;
3782         void *ret;
3783
3784         if (unlikely(!p))
3785                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3786
3787         if (unlikely(!new_size)) {
3788                 kfree(p);
3789                 return NULL;
3790         }
3791
3792         cache = virt_to_cache(p);
3793         new_cache = __find_general_cachep(new_size, flags);
3794
3795         /*
3796          * If new size fits in the current cache, bail out.
3797          */
3798         if (likely(cache == new_cache))
3799                 return (void *)p;
3800
3801         /*
3802          * We are on the slow-path here so do not use __cache_alloc
3803          * because it bloats kernel text.
3804          */
3805         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
3806         if (ret) {
3807                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
3808                 kfree(p);
3809         }
3810         return ret;
3811 }
3812 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
3813
3814 /**
3815  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3816  * @cachep: The cache the allocation was from.
3817  * @objp: The previously allocated object.
3818  *
3819  * Free an object which was previously allocated from this
3820  * cache.
3821  */
3822 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3823 {
3824         unsigned long flags;
3825
3826         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3827
3828         local_irq_save(flags);
3829         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3830         __cache_free(cachep, objp);
3831         local_irq_restore(flags);
3832 }
3833 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3834
3835 /**
3836  * kfree - free previously allocated memory
3837  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3838  *
3839  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3840  *
3841  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3842  * or you will run into trouble.
3843  */
3844 void kfree(const void *objp)
3845 {
3846         struct kmem_cache *c;
3847         unsigned long flags;
3848
3849         if (unlikely(!objp))
3850                 return;
3851         local_irq_save(flags);
3852         kfree_debugcheck(objp);
3853         c = virt_to_cache(objp);
3854         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3855         __cache_free(c, (void *)objp);
3856         local_irq_restore(flags);
3857 }
3858 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3859
3860 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3861 {
3862         return obj_size(cachep);
3863 }
3864 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3865
3866 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3867 {
3868         return cachep->name;
3869 }
3870 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3871
3872 /*
3873  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3874  */
3875 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3876 {
3877         int node;
3878         struct kmem_list3 *l3;
3879         struct array_cache *new_shared;
3880         struct array_cache **new_alien = NULL;
3881
3882         for_each_online_node(node) {
3883
3884                 if (use_alien_caches) {
3885                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3886                         if (!new_alien)
3887                                 goto fail;
3888                 }
3889
3890                 new_shared = NULL;
3891                 if (cachep->shared) {
3892                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3893                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3894                                         0xbaadf00d);
3895                         if (!new_shared) {
3896                                 free_alien_cache(new_alien);
3897                                 goto fail;
3898                         }
3899                 }
3900
3901                 l3 = cachep->nodelists[node];
3902                 if (l3) {
3903                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3904
3905                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3906
3907                         if (shared)
3908                                 free_block(cachep, shared->entry,
3909                                                 shared->avail, node);
3910
3911                         l3->shared = new_shared;
3912                         if (!l3->alien) {
3913                                 l3->alien = new_alien;
3914                                 new_alien = NULL;
3915                         }
3916                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3917                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3918                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3919                         kfree(shared);
3920                         free_alien_cache(new_alien);
3921                         continue;
3922                 }
3923                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3924                 if (!l3) {
3925                         free_alien_cache(new_alien);
3926                         kfree(new_shared);
3927                         goto fail;
3928                 }
3929
3930                 kmem_list3_init(l3);
3931                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3932                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3933                 l3->shared = new_shared;
3934                 l3->alien = new_alien;
3935                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3936                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3937                 cachep->nodelists[node] = l3;
3938         }
3939         return 0;
3940
3941 fail:
3942         if (!cachep->next.next) {
3943                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3944                 node--;
3945                 while (node >= 0) {
3946                         if (cachep->nodelists[node]) {
3947                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3948
3949                                 kfree(l3->shared);
3950                                 free_alien_cache(l3->alien);
3951                                 kfree(l3);
3952                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3953                         }
3954                         node--;
3955                 }
3956         }
3957         return -ENOMEM;
3958 }
3959
3960 struct ccupdate_struct {
3961         struct kmem_cache *cachep;
3962         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3963 };
3964
3965 static void do_ccupdate_local(void *info)
3966 {
3967         struct ccupdate_struct *new = info;
3968         struct array_cache *old;
3969
3970         check_irq_off();
3971         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3972
3973         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3974         new->new[smp_processor_id()] = old;
3975 }
3976
3977 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3978 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3979                                 int batchcount, int shared)
3980 {
3981         struct ccupdate_struct *new;
3982         int i;
3983
3984         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3985         if (!new)
3986                 return -ENOMEM;
3987
3988         for_each_online_cpu(i) {
3989                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3990                                                 batchcount);
3991                 if (!new->new[i]) {
3992                         for (i--; i >= 0; i--)
3993                                 kfree(new->new[i]);
3994                         kfree(new);
3995                         return -ENOMEM;
3996                 }
3997         }
3998         new->cachep = cachep;
3999
4000         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
4001
4002         check_irq_on();
4003         cachep->batchcount = batchcount;
4004         cachep->limit = limit;
4005         cachep->shared = shared;
4006
4007         for_each_online_cpu(i) {
4008                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4009                 if (!ccold)
4010                         continue;
4011                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
4012                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
4013                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
4014                 kfree(ccold);
4015         }
4016         kfree(new);
4017         return alloc_kmemlist(cachep);
4018 }
4019
4020 /* Called with cache_chain_mutex held always */
4021 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
4022 {
4023         int err;
4024         int limit, shared;
4025
4026         /*
4027          * The head array serves three purposes:
4028          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4029          * - reduce the number of spinlock operations.
4030          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4031          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4032          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4033          * Bonwick.
4034          */
4035         if (cachep->buffer_size > 131072)
4036                 limit = 1;
4037         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
4038                 limit = 8;
4039         else if (cachep->buffer_size > 1024)
4040                 limit = 24;
4041         else if (cachep->buffer_size > 256)
4042                 limit = 54;
4043         else
4044                 limit = 120;
4045
4046         /*
4047          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4048          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4049          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4050          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4051          * replaces Bonwick's magazine layer.
4052          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4053          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4054          */
4055         shared = 0;
4056         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4057                 shared = 8;
4058
4059 #if DEBUG
4060         /*
4061          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4062          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4063          */
4064         if (limit > 32)
4065                 limit = 32;
4066 #endif
4067         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
4068         if (err)
4069                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4070                        cachep->name, -err);
4071         return err;
4072 }
4073
4074 /*
4075  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4076  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4077  * if drain_array() is used on the shared array.
4078  */
4079 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4080                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4081 {
4082         int tofree;
4083
4084         if (!ac || !ac->avail)
4085                 return;
4086         if (ac->touched && !force) {
4087                 ac->touched = 0;
4088         } else {
4089                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4090                 if (ac->avail) {
4091                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4092                         if (tofree > ac->avail)
4093                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4094                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4095                         ac->avail -= tofree;
4096                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4097                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4098                 }
4099                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4100         }
4101 }
4102
4103 /**
4104  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4105  * @w: work descriptor
4106  *
4107  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4108  * Purpose:
4109  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4110  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4111  *
4112  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4113  * again on the next iteration.
4114  */
4115 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4116 {
4117         struct kmem_cache *searchp;
4118         struct kmem_list3 *l3;
4119         int node = numa_node_id();
4120         struct delayed_work *work =
4121                 container_of(w, struct delayed_work, work);
4122
4123         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4124                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4125                 goto out;
4126
4127         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4128                 check_irq_on();
4129
4130                 /*
4131                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4132                  * have established with reasonable certainty that
4133                  * we can do some work if the lock was obtained.
4134                  */
4135                 l3 = searchp->nodelists[node];
4136
4137                 reap_alien(searchp, l3);
4138
4139                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4140
4141                 /*
4142                  * These are racy checks but it does not matter
4143                  * if we skip one check or scan twice.
4144                  */
4145                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4146                         goto next;
4147
4148                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4149
4150                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4151
4152                 if (l3->free_touched)
4153                         l3->free_touched = 0;
4154                 else {
4155                         int freed;
4156
4157                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4158                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4159                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4160                 }
4161 next:
4162                 cond_resched();
4163         }
4164         check_irq_on();
4165         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4166         next_reap_node();
4167         refresh_cpu_vm_stats(smp_processor_id());
4168 out:
4169         /* Set up the next iteration */
4170         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4171 }
4172
4173 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4174
4175 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4176 {
4177         /*
4178          * Output format version, so at least we can change it
4179          * without _too_ many complaints.
4180          */
4181 #if STATS
4182         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4183 #else
4184         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4185 #endif
4186         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4187                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4188         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4189         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4190 #if STATS
4191         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4192                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4193         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4194 #endif
4195         seq_putc(m, '\n');
4196 }
4197
4198 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4199 {
4200         loff_t n = *pos;
4201         struct list_head *p;
4202
4203         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4204         if (!n)
4205                 print_slabinfo_header(m);
4206         p = cache_chain.next;
4207         while (n--) {
4208                 p = p->next;
4209                 if (p == &cache_chain)
4210                         return NULL;
4211         }
4212         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4213 }
4214
4215 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4216 {
4217         struct kmem_cache *cachep = p;
4218         ++*pos;
4219         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4220                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4221 }
4222
4223 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4224 {
4225         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4226 }
4227
4228 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4229 {
4230         struct kmem_cache *cachep = p;
4231         struct slab *slabp;
4232         unsigned long active_objs;
4233         unsigned long num_objs;
4234         unsigned long active_slabs = 0;
4235         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4236         const char *name;
4237         char *error = NULL;
4238         int node;
4239         struct kmem_list3 *l3;
4240
4241         active_objs = 0;
4242         num_slabs = 0;
4243         for_each_online_node(node) {
4244                 l3 = cachep->nodelists[node];
4245                 if (!l3)
4246                         continue;
4247
4248                 check_irq_on();
4249                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4250
4251                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4252                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4253                                 error = "slabs_full accounting error";
4254                         active_objs += cachep->num;
4255                         active_slabs++;
4256                 }
4257                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4258                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4259                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4260                         if (!slabp->inuse && !error)
4261                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4262                         active_objs += slabp->inuse;
4263                         active_slabs++;
4264                 }
4265                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4266                         if (slabp->inuse && !error)
4267                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4268                         num_slabs++;
4269                 }
4270                 free_objects += l3->free_objects;
4271                 if (l3->shared)
4272                         shared_avail += l3->shared->avail;
4273
4274                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4275         }
4276         num_slabs += active_slabs;
4277         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4278         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4279                 error = "free_objects accounting error";
4280
4281         name = cachep->name;
4282         if (error)
4283                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4284
4285         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4286                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4287                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4288         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4289                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4290         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4291                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4292 #if STATS
4293         {                       /* list3 stats */
4294                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4295                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4296                 unsigned long grown = cachep->grown;
4297                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4298                 unsigned long errors = cachep->errors;
4299                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4300                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4301                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4302                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4303
4304                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4305                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4306                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4307                                 node_frees, overflows);
4308         }
4309         /* cpu stats */
4310         {
4311                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4312                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4313                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4314                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4315
4316                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4317                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4318         }
4319 #endif
4320         seq_putc(m, '\n');
4321         return 0;
4322 }
4323
4324 /*
4325  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4326  *
4327  * Output layout:
4328  * cache-name
4329  * num-active-objs
4330  * total-objs
4331  * object size
4332  * num-active-slabs
4333  * total-slabs
4334  * num-pages-per-slab
4335  * + further values on SMP and with statistics enabled
4336  */
4337
4338 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4339         .start = s_start,
4340         .next = s_next,
4341         .stop = s_stop,
4342         .show = s_show,
4343 };
4344
4345 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4346 /**
4347  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4348  * @file: unused
4349  * @buffer: user buffer
4350  * @count: data length
4351  * @ppos: unused
4352  */
4353 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4354                        size_t count, loff_t *ppos)
4355 {
4356         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4357         int limit, batchcount, shared, res;
4358         struct kmem_cache *cachep;
4359
4360         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4361                 return -EINVAL;
4362         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4363                 return -EFAULT;
4364         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4365
4366         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4367         if (!tmp)
4368                 return -EINVAL;
4369         *tmp = '\0';
4370         tmp++;
4371         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4372                 return -EINVAL;
4373
4374         /* Find the cache in the chain of caches. */
4375         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4376         res = -EINVAL;
4377         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4378                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4379                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4380                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4381                                 res = 0;
4382                         } else {
4383                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4384                                                        batchcount, shared);
4385                         }
4386                         break;
4387                 }
4388         }
4389         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4390         if (res >= 0)
4391                 res = count;
4392         return res;
4393 }
4394
4395 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4396
4397 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4398 {
4399         loff_t n = *pos;
4400         struct list_head *p;
4401
4402         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4403         p = cache_chain.next;
4404         while (n--) {
4405                 p = p->next;
4406                 if (p == &cache_chain)
4407                         return NULL;
4408         }
4409         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4410 }
4411
4412 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4413 {
4414         unsigned long *p;
4415         int l;
4416         if (!v)
4417                 return 1;
4418         l = n[1];
4419         p = n + 2;
4420         while (l) {
4421                 int i = l/2;
4422                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4423                 if (*q == v) {
4424                         q[1]++;
4425                         return 1;
4426                 }
4427                 if (*q > v) {
4428                         l = i;
4429                 } else {
4430                         p = q + 2;
4431                         l -= i + 1;
4432                 }
4433         }
4434         if (++n[1] == n[0])
4435                 return 0;
4436         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4437         p[0] = v;
4438         p[1] = 1;
4439         return 1;
4440 }
4441
4442 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4443 {
4444         void *p;
4445         int i;
4446         if (n[0] == n[1])
4447                 return;
4448         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4449                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4450                         continue;
4451                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4452                         return;
4453         }
4454 }
4455
4456 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4457 {
4458 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4459         char *modname;
4460         const char *name;
4461         unsigned long offset, size;
4462         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4463
4464         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4465
4466         if (name) {
4467                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4468                 if (modname)
4469                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4470                 return;
4471         }
4472 #endif
4473         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4474 }
4475
4476 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4477 {
4478         struct kmem_cache *cachep = p;
4479         struct slab *slabp;
4480         struct kmem_list3 *l3;
4481         const char *name;
4482         unsigned long *n = m->private;
4483         int node;
4484         int i;
4485
4486         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4487                 return 0;
4488         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4489                 return 0;
4490
4491         /* OK, we can do it */
4492
4493         n[1] = 0;
4494
4495         for_each_online_node(node) {
4496                 l3 = cachep->nodelists[node];
4497                 if (!l3)
4498                         continue;
4499
4500                 check_irq_on();
4501                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4502
4503                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4504                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4505                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4506                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4507                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4508         }
4509         name = cachep->name;
4510         if (n[0] == n[1]) {
4511                 /* Increase the buffer size */
4512                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4513                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4514                 if (!m->private) {
4515                         /* Too bad, we are really out */
4516                         m->private = n;
4517                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4518                         return -ENOMEM;
4519                 }
4520                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4521                 kfree(n);
4522                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4523                 /* Now make sure this entry will be retried */
4524                 m->count = m->size;
4525                 return 0;
4526         }
4527         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4528                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4529                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4530                 seq_putc(m, '\n');
4531         }
4532
4533         return 0;
4534 }
4535
4536 const struct seq_operations slabstats_op = {
4537         .start = leaks_start,
4538         .next = s_next,
4539         .stop = s_stop,
4540         .show = leaks_show,
4541 };
4542 #endif
4543 #endif
4544
4545 /**
4546  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4547  * @objp: Pointer to the object
4548  *
4549  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4550  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4551  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4552  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4553  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4554  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4555  * must not be freed during the duration of the call.
4556  */
4557 size_t ksize(const void *objp)
4558 {
4559         if (unlikely(objp == NULL))
4560                 return 0;
4561
4562         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4563 }