[PATCH] msync(): perform dirty page levelling
[linux-2.6] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/config.h>
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/nodemask.h>
107 #include        <linux/mempolicy.h>
108 #include        <linux/mutex.h>
109
110 #include        <asm/uaccess.h>
111 #include        <asm/cacheflush.h>
112 #include        <asm/tlbflush.h>
113 #include        <asm/page.h>
114
115 /*
116  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
117  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
118  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
119  *
120  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
124  */
125
126 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
127 #define DEBUG           1
128 #define STATS           1
129 #define FORCED_DEBUG    1
130 #else
131 #define DEBUG           0
132 #define STATS           0
133 #define FORCED_DEBUG    0
134 #endif
135
136 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
137 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
138
139 #ifndef cache_line_size
140 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
141 #endif
142
143 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
144 /*
145  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
146  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
147  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
148  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
149  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
150  * Note that this flag disables some debug features.
151  */
152 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
153 #endif
154
155 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
156 /*
157  * Enforce a minimum alignment for all caches.
158  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
159  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
160  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
161  * some debug features.
162  */
163 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
164 #endif
165
166 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
167 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
168 #endif
169
170 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
171 #if DEBUG
172 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
173                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
174                          SLAB_CACHE_DMA | \
175                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
176                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
177                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
178 #else
179 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
180                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
181                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
182                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
183 #endif
184
185 /*
186  * kmem_bufctl_t:
187  *
188  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
189  * linked offsets.
190  *
191  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
192  * slab an object belongs to.
193  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
194  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
195  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
196  * that does not use off-slab slabs.
197  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
198  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
199  * to have too many per slab.
200  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
201  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
202  */
203
204 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
205 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
206 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
207 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
208
209 /* Max number of objs-per-slab for caches which use off-slab slabs.
210  * Needed to avoid a possible looping condition in cache_grow().
211  */
212 static unsigned long offslab_limit;
213
214 /*
215  * struct slab
216  *
217  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
218  * for a slab, or allocated from an general cache.
219  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
220  */
221 struct slab {
222         struct list_head list;
223         unsigned long colouroff;
224         void *s_mem;            /* including colour offset */
225         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
226         kmem_bufctl_t free;
227         unsigned short nodeid;
228 };
229
230 /*
231  * struct slab_rcu
232  *
233  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
234  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
235  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
236  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
237  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
238  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
239  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
240  *
241  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
242  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
243  *
244  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
245  */
246 struct slab_rcu {
247         struct rcu_head head;
248         struct kmem_cache *cachep;
249         void *addr;
250 };
251
252 /*
253  * struct array_cache
254  *
255  * Purpose:
256  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
257  * - reduce the number of linked list operations
258  * - reduce spinlock operations
259  *
260  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
261  * footprint.
262  *
263  */
264 struct array_cache {
265         unsigned int avail;
266         unsigned int limit;
267         unsigned int batchcount;
268         unsigned int touched;
269         spinlock_t lock;
270         void *entry[0]; /*
271                          * Must have this definition in here for the proper
272                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
273                          * the entries.
274                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
275                          */
276 };
277
278 /*
279  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
280  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
281  */
282 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
283 struct arraycache_init {
284         struct array_cache cache;
285         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
286 };
287
288 /*
289  * The slab lists for all objects.
290  */
291 struct kmem_list3 {
292         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
293         struct list_head slabs_full;
294         struct list_head slabs_free;
295         unsigned long free_objects;
296         unsigned int free_limit;
297         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
298         spinlock_t list_lock;
299         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
300         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
301         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
302         int free_touched;               /* updated without locking */
303 };
304
305 /*
306  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
307  */
308 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
309 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
310 #define CACHE_CACHE 0
311 #define SIZE_AC 1
312 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
313
314 /*
315  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
316  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
317  */
318 static __always_inline int index_of(const size_t size)
319 {
320         extern void __bad_size(void);
321
322         if (__builtin_constant_p(size)) {
323                 int i = 0;
324
325 #define CACHE(x) \
326         if (size <=x) \
327                 return i; \
328         else \
329                 i++;
330 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
331 #undef CACHE
332                 __bad_size();
333         } else
334                 __bad_size();
335         return 0;
336 }
337
338 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
339 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
340
341 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
342 {
343         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
344         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
345         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
346         parent->shared = NULL;
347         parent->alien = NULL;
348         parent->colour_next = 0;
349         spin_lock_init(&parent->list_lock);
350         parent->free_objects = 0;
351         parent->free_touched = 0;
352 }
353
354 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
355         do {                                                            \
356                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
357                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
358         } while (0)
359
360 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
361         do {                                                            \
362         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
363         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
364         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
365         } while (0)
366
367 /*
368  * struct kmem_cache
369  *
370  * manages a cache.
371  */
372
373 struct kmem_cache {
374 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
375         struct array_cache *array[NR_CPUS];
376 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
377         unsigned int batchcount;
378         unsigned int limit;
379         unsigned int shared;
380
381         unsigned int buffer_size;
382 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
383         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
384
385         unsigned int flags;             /* constant flags */
386         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
387
388 /* 4) cache_grow/shrink */
389         /* order of pgs per slab (2^n) */
390         unsigned int gfporder;
391
392         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
393         gfp_t gfpflags;
394
395         size_t colour;                  /* cache colouring range */
396         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
397         struct kmem_cache *slabp_cache;
398         unsigned int slab_size;
399         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
400
401         /* constructor func */
402         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
403
404         /* de-constructor func */
405         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
406
407 /* 5) cache creation/removal */
408         const char *name;
409         struct list_head next;
410
411 /* 6) statistics */
412 #if STATS
413         unsigned long num_active;
414         unsigned long num_allocations;
415         unsigned long high_mark;
416         unsigned long grown;
417         unsigned long reaped;
418         unsigned long errors;
419         unsigned long max_freeable;
420         unsigned long node_allocs;
421         unsigned long node_frees;
422         atomic_t allochit;
423         atomic_t allocmiss;
424         atomic_t freehit;
425         atomic_t freemiss;
426 #endif
427 #if DEBUG
428         /*
429          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
430          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
431          * object size including these internal fields, the following two
432          * variables contain the offset to the user object and its size.
433          */
434         int obj_offset;
435         int obj_size;
436 #endif
437 };
438
439 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
440 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
441
442 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
443 /*
444  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
445  * cpucache drain/refill cycles.
446  *
447  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
448  * which could lock up otherwise freeable slabs.
449  */
450 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
451 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
452
453 #if STATS
454 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
455 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
456 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
457 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
458 #define STATS_INC_REAPED(x)     ((x)->reaped++)
459 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
460         do {                                                            \
461                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
462                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
463         } while (0)
464 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
465 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
466 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
467 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
468         do {                                                            \
469                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
470                         (x)->max_freeable = i;                          \
471         } while (0)
472 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
473 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
474 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
475 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
476 #else
477 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
478 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
479 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
480 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
481 #define STATS_INC_REAPED(x)     do { } while (0)
482 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
483 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
484 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
485 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
486 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
487 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
488 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
489 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
490 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
491 #endif
492
493 #if DEBUG
494 /*
495  * Magic nums for obj red zoning.
496  * Placed in the first word before and the first word after an obj.
497  */
498 #define RED_INACTIVE    0x5A2CF071UL    /* when obj is inactive */
499 #define RED_ACTIVE      0x170FC2A5UL    /* when obj is active */
500
501 /* ...and for poisoning */
502 #define POISON_INUSE    0x5a    /* for use-uninitialised poisoning */
503 #define POISON_FREE     0x6b    /* for use-after-free poisoning */
504 #define POISON_END      0xa5    /* end-byte of poisoning */
505
506 /*
507  * memory layout of objects:
508  * 0            : objp
509  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
510  *              the end of an object is aligned with the end of the real
511  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
512  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
513  *              redzone word.
514  * cachep->obj_offset: The real object.
515  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
516  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
517  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
518  */
519 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
520 {
521         return cachep->obj_offset;
522 }
523
524 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
525 {
526         return cachep->obj_size;
527 }
528
529 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
530 {
531         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
532         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
533 }
534
535 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
536 {
537         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
538         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
539                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
540                                          2 * BYTES_PER_WORD);
541         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
542 }
543
544 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
545 {
546         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
547         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
548 }
549
550 #else
551
552 #define obj_offset(x)                   0
553 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
554 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
555 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
556 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
557
558 #endif
559
560 /*
561  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
562  * order.
563  */
564 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
565 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
566 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
567 #elif defined(CONFIG_MMU)
568 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
569 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
570 #else
571 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
572 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
573 #endif
574
575 /*
576  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
577  */
578 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
579 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
580 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
581
582 /*
583  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
584  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
585  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
586  */
587 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
588 {
589         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
590 }
591
592 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
593 {
594         if (unlikely(PageCompound(page)))
595                 page = (struct page *)page_private(page);
596         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
597 }
598
599 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
600 {
601         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
602 }
603
604 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
605 {
606         if (unlikely(PageCompound(page)))
607                 page = (struct page *)page_private(page);
608         return (struct slab *)page->lru.prev;
609 }
610
611 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
612 {
613         struct page *page = virt_to_page(obj);
614         return page_get_cache(page);
615 }
616
617 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
618 {
619         struct page *page = virt_to_page(obj);
620         return page_get_slab(page);
621 }
622
623 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
624                                  unsigned int idx)
625 {
626         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
627 }
628
629 static inline unsigned int obj_to_index(struct kmem_cache *cache,
630                                         struct slab *slab, void *obj)
631 {
632         return (unsigned)(obj - slab->s_mem) / cache->buffer_size;
633 }
634
635 /*
636  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
637  */
638 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
639 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
640 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
641         CACHE(ULONG_MAX)
642 #undef CACHE
643 };
644 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
645
646 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
647 struct cache_names {
648         char *name;
649         char *name_dma;
650 };
651
652 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
653 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
654 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
655         {NULL,}
656 #undef CACHE
657 };
658
659 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
660     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
661 static struct arraycache_init initarray_generic =
662     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
663
664 /* internal cache of cache description objs */
665 static struct kmem_cache cache_cache = {
666         .batchcount = 1,
667         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
668         .shared = 1,
669         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
670         .name = "kmem_cache",
671 #if DEBUG
672         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
673 #endif
674 };
675
676 /* Guard access to the cache-chain. */
677 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
678 static struct list_head cache_chain;
679
680 /*
681  * vm_enough_memory() looks at this to determine how many slab-allocated pages
682  * are possibly freeable under pressure
683  *
684  * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT turns this on per-slab
685  */
686 atomic_t slab_reclaim_pages;
687
688 /*
689  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
690  * until the general caches are up.
691  */
692 static enum {
693         NONE,
694         PARTIAL_AC,
695         PARTIAL_L3,
696         FULL
697 } g_cpucache_up;
698
699 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, reap_work);
700
701 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
702                         int node);
703 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
704 static void cache_reap(void *unused);
705 static int __node_shrink(struct kmem_cache *cachep, int node);
706
707 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
708 {
709         return cachep->array[smp_processor_id()];
710 }
711
712 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
713                                                         gfp_t gfpflags)
714 {
715         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
716
717 #if DEBUG
718         /* This happens if someone tries to call
719          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
720          * the generic caches are initialized.
721          */
722         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
723 #endif
724         while (size > csizep->cs_size)
725                 csizep++;
726
727         /*
728          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
729          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
730          * for large kmalloc calls required.
731          */
732         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
733                 return csizep->cs_dmacachep;
734         return csizep->cs_cachep;
735 }
736
737 struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
738 {
739         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
740 }
741 EXPORT_SYMBOL(kmem_find_general_cachep);
742
743 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
744 {
745         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
746 }
747
748 /*
749  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
750  */
751 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
752                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
753                            unsigned int *num)
754 {
755         int nr_objs;
756         size_t mgmt_size;
757         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
758
759         /*
760          * The slab management structure can be either off the slab or
761          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
762          * slab is used for:
763          *
764          * - The struct slab
765          * - One kmem_bufctl_t for each object
766          * - Padding to respect alignment of @align
767          * - @buffer_size bytes for each object
768          *
769          * If the slab management structure is off the slab, then the
770          * alignment will already be calculated into the size. Because
771          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
772          * correct alignment when allocated.
773          */
774         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
775                 mgmt_size = 0;
776                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
777
778                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
779                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
780         } else {
781                 /*
782                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
783                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
784                  * least @align. In the worst case, this result will
785                  * be one greater than the number of objects that fit
786                  * into the memory allocation when taking the padding
787                  * into account.
788                  */
789                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
790                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
791
792                 /*
793                  * This calculated number will be either the right
794                  * amount, or one greater than what we want.
795                  */
796                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
797                        > slab_size)
798                         nr_objs--;
799
800                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
801                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
802
803                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
804         }
805         *num = nr_objs;
806         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
807 }
808
809 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
810
811 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
812                         char *msg)
813 {
814         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
815                function, cachep->name, msg);
816         dump_stack();
817 }
818
819 #ifdef CONFIG_NUMA
820 /*
821  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
822  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
823  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
824  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
825  */
826 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
827
828 static void init_reap_node(int cpu)
829 {
830         int node;
831
832         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
833         if (node == MAX_NUMNODES)
834                 node = first_node(node_online_map);
835
836         __get_cpu_var(reap_node) = node;
837 }
838
839 static void next_reap_node(void)
840 {
841         int node = __get_cpu_var(reap_node);
842
843         /*
844          * Also drain per cpu pages on remote zones
845          */
846         if (node != numa_node_id())
847                 drain_node_pages(node);
848
849         node = next_node(node, node_online_map);
850         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
851                 node = first_node(node_online_map);
852         __get_cpu_var(reap_node) = node;
853 }
854
855 #else
856 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
857 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
858 #endif
859
860 /*
861  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
862  * via the workqueue/eventd.
863  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
864  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
865  * lock.
866  */
867 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
868 {
869         struct work_struct *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
870
871         /*
872          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
873          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
874          * at that time.
875          */
876         if (keventd_up() && reap_work->func == NULL) {
877                 init_reap_node(cpu);
878                 INIT_WORK(reap_work, cache_reap, NULL);
879                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work, HZ + 3 * cpu);
880         }
881 }
882
883 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
884                                             int batchcount)
885 {
886         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
887         struct array_cache *nc = NULL;
888
889         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
890         if (nc) {
891                 nc->avail = 0;
892                 nc->limit = entries;
893                 nc->batchcount = batchcount;
894                 nc->touched = 0;
895                 spin_lock_init(&nc->lock);
896         }
897         return nc;
898 }
899
900 #ifdef CONFIG_NUMA
901 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
902 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
903
904 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
905 {
906         struct array_cache **ac_ptr;
907         int memsize = sizeof(void *) * MAX_NUMNODES;
908         int i;
909
910         if (limit > 1)
911                 limit = 12;
912         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
913         if (ac_ptr) {
914                 for_each_node(i) {
915                         if (i == node || !node_online(i)) {
916                                 ac_ptr[i] = NULL;
917                                 continue;
918                         }
919                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
920                         if (!ac_ptr[i]) {
921                                 for (i--; i <= 0; i--)
922                                         kfree(ac_ptr[i]);
923                                 kfree(ac_ptr);
924                                 return NULL;
925                         }
926                 }
927         }
928         return ac_ptr;
929 }
930
931 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
932 {
933         int i;
934
935         if (!ac_ptr)
936                 return;
937         for_each_node(i)
938             kfree(ac_ptr[i]);
939         kfree(ac_ptr);
940 }
941
942 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
943                                 struct array_cache *ac, int node)
944 {
945         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
946
947         if (ac->avail) {
948                 spin_lock(&rl3->list_lock);
949                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
950                 ac->avail = 0;
951                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
952         }
953 }
954
955 /*
956  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
957  */
958 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
959 {
960         int node = __get_cpu_var(reap_node);
961
962         if (l3->alien) {
963                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
964                 if (ac && ac->avail) {
965                         spin_lock_irq(&ac->lock);
966                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
967                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
968                 }
969         }
970 }
971
972 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
973                                 struct array_cache **alien)
974 {
975         int i = 0;
976         struct array_cache *ac;
977         unsigned long flags;
978
979         for_each_online_node(i) {
980                 ac = alien[i];
981                 if (ac) {
982                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
983                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
984                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
985                 }
986         }
987 }
988 #else
989
990 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
991 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
992
993 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
994 {
995         return (struct array_cache **) 0x01020304ul;
996 }
997
998 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
999 {
1000 }
1001
1002 #endif
1003
1004 static int __devinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1005                                     unsigned long action, void *hcpu)
1006 {
1007         long cpu = (long)hcpu;
1008         struct kmem_cache *cachep;
1009         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1010         int node = cpu_to_node(cpu);
1011         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1012
1013         switch (action) {
1014         case CPU_UP_PREPARE:
1015                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1016                 /*
1017                  * We need to do this right in the beginning since
1018                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1019                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1020                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1021                  */
1022
1023                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1024                         /*
1025                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1026                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1027                          * node has not already allocated this
1028                          */
1029                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1030                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1031                                 if (!l3)
1032                                         goto bad;
1033                                 kmem_list3_init(l3);
1034                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1035                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1036
1037                                 /*
1038                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1039                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1040                                  * protection here.
1041                                  */
1042                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1043                         }
1044
1045                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1046                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1047                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1048                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1049                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1050                 }
1051
1052                 /*
1053                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1054                  * array caches
1055                  */
1056                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1057                         struct array_cache *nc;
1058                         struct array_cache *shared;
1059                         struct array_cache **alien;
1060
1061                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1062                                                 cachep->batchcount);
1063                         if (!nc)
1064                                 goto bad;
1065                         shared = alloc_arraycache(node,
1066                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1067                                         0xbaadf00d);
1068                         if (!shared)
1069                                 goto bad;
1070
1071                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1072                         if (!alien)
1073                                 goto bad;
1074                         cachep->array[cpu] = nc;
1075                         l3 = cachep->nodelists[node];
1076                         BUG_ON(!l3);
1077
1078                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1079                         if (!l3->shared) {
1080                                 /*
1081                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1082                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1083                                  */
1084                                 l3->shared = shared;
1085                                 shared = NULL;
1086                         }
1087 #ifdef CONFIG_NUMA
1088                         if (!l3->alien) {
1089                                 l3->alien = alien;
1090                                 alien = NULL;
1091                         }
1092 #endif
1093                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1094                         kfree(shared);
1095                         free_alien_cache(alien);
1096                 }
1097                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1098                 break;
1099         case CPU_ONLINE:
1100                 start_cpu_timer(cpu);
1101                 break;
1102 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1103         case CPU_DEAD:
1104                 /*
1105                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1106                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1107                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1108                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1109                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1110                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1111                  */
1112                 /* fall thru */
1113         case CPU_UP_CANCELED:
1114                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1115                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1116                         struct array_cache *nc;
1117                         struct array_cache *shared;
1118                         struct array_cache **alien;
1119                         cpumask_t mask;
1120
1121                         mask = node_to_cpumask(node);
1122                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1123                         nc = cachep->array[cpu];
1124                         cachep->array[cpu] = NULL;
1125                         l3 = cachep->nodelists[node];
1126
1127                         if (!l3)
1128                                 goto free_array_cache;
1129
1130                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1131
1132                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1133                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1134                         if (nc)
1135                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1136
1137                         if (!cpus_empty(mask)) {
1138                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1139                                 goto free_array_cache;
1140                         }
1141
1142                         shared = l3->shared;
1143                         if (shared) {
1144                                 free_block(cachep, l3->shared->entry,
1145                                            l3->shared->avail, node);
1146                                 l3->shared = NULL;
1147                         }
1148
1149                         alien = l3->alien;
1150                         l3->alien = NULL;
1151
1152                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1153
1154                         kfree(shared);
1155                         if (alien) {
1156                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1157                                 free_alien_cache(alien);
1158                         }
1159 free_array_cache:
1160                         kfree(nc);
1161                 }
1162                 /*
1163                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1164                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1165                  * shrink each nodelist to its limit.
1166                  */
1167                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1168                         l3 = cachep->nodelists[node];
1169                         if (!l3)
1170                                 continue;
1171                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1172                         /* free slabs belonging to this node */
1173                         __node_shrink(cachep, node);
1174                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1175                 }
1176                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1177                 break;
1178 #endif
1179         }
1180         return NOTIFY_OK;
1181 bad:
1182         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1183         return NOTIFY_BAD;
1184 }
1185
1186 static struct notifier_block cpucache_notifier = { &cpuup_callback, NULL, 0 };
1187
1188 /*
1189  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1190  */
1191 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1192                         int nodeid)
1193 {
1194         struct kmem_list3 *ptr;
1195
1196         BUG_ON(cachep->nodelists[nodeid] != list);
1197         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1198         BUG_ON(!ptr);
1199
1200         local_irq_disable();
1201         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1202         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1203         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1204         local_irq_enable();
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1209  * before smp_init().
1210  */
1211 void __init kmem_cache_init(void)
1212 {
1213         size_t left_over;
1214         struct cache_sizes *sizes;
1215         struct cache_names *names;
1216         int i;
1217         int order;
1218
1219         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1220                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1221                 if (i < MAX_NUMNODES)
1222                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1223         }
1224
1225         /*
1226          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1227          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1228          */
1229         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1230                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1231
1232         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1233          * from caches that do not exist yet:
1234          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1235          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1236          *    cache_cache is statically allocated.
1237          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1238          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1239          *    array at the end of the bootstrap.
1240          * 2) Create the first kmalloc cache.
1241          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1242          *    An __init data area is used for the head array.
1243          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1244          *    head arrays.
1245          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1246          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1247          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1248          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1249          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1250          */
1251
1252         /* 1) create the cache_cache */
1253         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1254         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1255         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1256         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1257         cache_cache.nodelists[numa_node_id()] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1258
1259         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1260                                         cache_line_size());
1261
1262         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1263                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1264                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1265                 if (cache_cache.num)
1266                         break;
1267         }
1268         if (!cache_cache.num)
1269                 BUG();
1270         cache_cache.gfporder = order;
1271         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1272         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1273                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1274
1275         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1276         sizes = malloc_sizes;
1277         names = cache_names;
1278
1279         /*
1280          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1281          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1282          * bug.
1283          */
1284
1285         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1286                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1287                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1288                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1289                                         NULL, NULL);
1290
1291         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1292                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1293                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1294                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1295                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1296                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1297                                 NULL, NULL);
1298         }
1299
1300         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1301                 /*
1302                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1303                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1304                  * eliminates "false sharing".
1305                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1306                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1307                  */
1308                 if (!sizes->cs_cachep) {
1309                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1310                                         sizes->cs_size,
1311                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1312                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1313                                         NULL, NULL);
1314                 }
1315
1316                 /* Inc off-slab bufctl limit until the ceiling is hit. */
1317                 if (!(OFF_SLAB(sizes->cs_cachep))) {
1318                         offslab_limit = sizes->cs_size - sizeof(struct slab);
1319                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
1320                 }
1321
1322                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(names->name_dma,
1323                                         sizes->cs_size,
1324                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1325                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1326                                                 SLAB_PANIC,
1327                                         NULL, NULL);
1328                 sizes++;
1329                 names++;
1330         }
1331         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1332         {
1333                 void *ptr;
1334
1335                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1336
1337                 local_irq_disable();
1338                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1339                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1340                        sizeof(struct arraycache_init));
1341                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1342                 local_irq_enable();
1343
1344                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1345
1346                 local_irq_disable();
1347                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1348                        != &initarray_generic.cache);
1349                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1350                        sizeof(struct arraycache_init));
1351                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1352                     ptr;
1353                 local_irq_enable();
1354         }
1355         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1356         {
1357                 int node;
1358                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1359                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE],
1360                           numa_node_id());
1361
1362                 for_each_online_node(node) {
1363                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1364                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + node], node);
1365
1366                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1367                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1368                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + node],
1369                                           node);
1370                         }
1371                 }
1372         }
1373
1374         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1375         {
1376                 struct kmem_cache *cachep;
1377                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1378                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1379                         enable_cpucache(cachep);
1380                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1381         }
1382
1383         /* Done! */
1384         g_cpucache_up = FULL;
1385
1386         /*
1387          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1388          * cpu_cache_get for all new cpus
1389          */
1390         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1391
1392         /*
1393          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1394          * of the kernel is not yet operational.
1395          */
1396 }
1397
1398 static int __init cpucache_init(void)
1399 {
1400         int cpu;
1401
1402         /*
1403          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1404          */
1405         for_each_online_cpu(cpu)
1406                 start_cpu_timer(cpu);
1407         return 0;
1408 }
1409 __initcall(cpucache_init);
1410
1411 /*
1412  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1413  *
1414  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1415  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1416  * would be relatively rare and ignorable.
1417  */
1418 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1419 {
1420         struct page *page;
1421         void *addr;
1422         int i;
1423
1424         flags |= cachep->gfpflags;
1425         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1426         if (!page)
1427                 return NULL;
1428         addr = page_address(page);
1429
1430         i = (1 << cachep->gfporder);
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 atomic_add(i, &slab_reclaim_pages);
1433         add_page_state(nr_slab, i);
1434         while (i--) {
1435                 __SetPageSlab(page);
1436                 page++;
1437         }
1438         return addr;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Interface to system's page release.
1443  */
1444 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1445 {
1446         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1447         struct page *page = virt_to_page(addr);
1448         const unsigned long nr_freed = i;
1449
1450         while (i--) {
1451                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1452                 __ClearPageSlab(page);
1453                 page++;
1454         }
1455         sub_page_state(nr_slab, nr_freed);
1456         if (current->reclaim_state)
1457                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1458         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1459         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1460                 atomic_sub(1 << cachep->gfporder, &slab_reclaim_pages);
1461 }
1462
1463 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1464 {
1465         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1466         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1467
1468         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1469         if (OFF_SLAB(cachep))
1470                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1471 }
1472
1473 #if DEBUG
1474
1475 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1476 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1477                             unsigned long caller)
1478 {
1479         int size = obj_size(cachep);
1480
1481         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1482
1483         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1484                 return;
1485
1486         *addr++ = 0x12345678;
1487         *addr++ = caller;
1488         *addr++ = smp_processor_id();
1489         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1490         {
1491                 unsigned long *sptr = &caller;
1492                 unsigned long svalue;
1493
1494                 while (!kstack_end(sptr)) {
1495                         svalue = *sptr++;
1496                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1497                                 *addr++ = svalue;
1498                                 size -= sizeof(unsigned long);
1499                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1500                                         break;
1501                         }
1502                 }
1503
1504         }
1505         *addr++ = 0x87654321;
1506 }
1507 #endif
1508
1509 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1510 {
1511         int size = obj_size(cachep);
1512         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1513
1514         memset(addr, val, size);
1515         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1516 }
1517
1518 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1519 {
1520         int i;
1521         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1522         for (i = 0; i < limit; i++)
1523                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1524         printk("\n");
1525 }
1526 #endif
1527
1528 #if DEBUG
1529
1530 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1531 {
1532         int i, size;
1533         char *realobj;
1534
1535         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1536                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1537                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1538                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1539         }
1540
1541         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1542                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1543                         *dbg_userword(cachep, objp));
1544                 print_symbol("(%s)",
1545                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1546                 printk("\n");
1547         }
1548         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1549         size = obj_size(cachep);
1550         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1551                 int limit;
1552                 limit = 16;
1553                 if (i + limit > size)
1554                         limit = size - i;
1555                 dump_line(realobj, i, limit);
1556         }
1557 }
1558
1559 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1560 {
1561         char *realobj;
1562         int size, i;
1563         int lines = 0;
1564
1565         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1566         size = obj_size(cachep);
1567
1568         for (i = 0; i < size; i++) {
1569                 char exp = POISON_FREE;
1570                 if (i == size - 1)
1571                         exp = POISON_END;
1572                 if (realobj[i] != exp) {
1573                         int limit;
1574                         /* Mismatch ! */
1575                         /* Print header */
1576                         if (lines == 0) {
1577                                 printk(KERN_ERR
1578                                         "Slab corruption: start=%p, len=%d\n",
1579                                         realobj, size);
1580                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1581                         }
1582                         /* Hexdump the affected line */
1583                         i = (i / 16) * 16;
1584                         limit = 16;
1585                         if (i + limit > size)
1586                                 limit = size - i;
1587                         dump_line(realobj, i, limit);
1588                         i += 16;
1589                         lines++;
1590                         /* Limit to 5 lines */
1591                         if (lines > 5)
1592                                 break;
1593                 }
1594         }
1595         if (lines != 0) {
1596                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1597                  * exist:
1598                  */
1599                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1600                 unsigned int objnr;
1601
1602                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1603                 if (objnr) {
1604                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1605                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1606                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1607                                realobj, size);
1608                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1609                 }
1610                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1611                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1612                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1613                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1614                                realobj, size);
1615                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1616                 }
1617         }
1618 }
1619 #endif
1620
1621 #if DEBUG
1622 /**
1623  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1624  * @cachep: cache pointer being destroyed
1625  * @slabp: slab pointer being destroyed
1626  *
1627  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1628  * destroyed.
1629  */
1630 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1631 {
1632         int i;
1633         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1634                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1635
1636                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1637 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1638                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1639                                         OFF_SLAB(cachep))
1640                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1641                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1642                         else
1643                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1644 #else
1645                         check_poison_obj(cachep, objp);
1646 #endif
1647                 }
1648                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1649                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1650                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1651                                            "was overwritten");
1652                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1653                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1654                                            "was overwritten");
1655                 }
1656                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1657                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1658         }
1659 }
1660 #else
1661 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1662 {
1663         if (cachep->dtor) {
1664                 int i;
1665                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1666                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1667                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1668                 }
1669         }
1670 }
1671 #endif
1672
1673 /**
1674  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1675  * @cachep: cache pointer being destroyed
1676  * @slabp: slab pointer being destroyed
1677  *
1678  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1679  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1680  * cache-lock is not held/needed.
1681  */
1682 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1683 {
1684         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1685
1686         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1687         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1688                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1689
1690                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1691                 slab_rcu->cachep = cachep;
1692                 slab_rcu->addr = addr;
1693                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1694         } else {
1695                 kmem_freepages(cachep, addr);
1696                 if (OFF_SLAB(cachep))
1697                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1698         }
1699 }
1700
1701 /*
1702  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1703  * size of kmem_list3.
1704  */
1705 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1706 {
1707         int node;
1708
1709         for_each_online_node(node) {
1710                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1711                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1712                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1713                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1714         }
1715 }
1716
1717 /**
1718  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1719  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1720  * @size: size of objects to be created in this cache.
1721  * @align: required alignment for the objects.
1722  * @flags: slab allocation flags
1723  *
1724  * Also calculates the number of objects per slab.
1725  *
1726  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1727  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1728  * towards high-order requests, this should be changed.
1729  */
1730 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1731                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1732 {
1733         size_t left_over = 0;
1734         int gfporder;
1735
1736         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
1737                 unsigned int num;
1738                 size_t remainder;
1739
1740                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1741                 if (!num)
1742                         continue;
1743
1744                 /* More than offslab_limit objects will cause problems */
1745                 if ((flags & CFLGS_OFF_SLAB) && num > offslab_limit)
1746                         break;
1747
1748                 /* Found something acceptable - save it away */
1749                 cachep->num = num;
1750                 cachep->gfporder = gfporder;
1751                 left_over = remainder;
1752
1753                 /*
1754                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1755                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1756                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1757                  */
1758                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1759                         break;
1760
1761                 /*
1762                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1763                  * currently bad for the gfp()s.
1764                  */
1765                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
1766                         break;
1767
1768                 /*
1769                  * Acceptable internal fragmentation?
1770                  */
1771                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1772                         break;
1773         }
1774         return left_over;
1775 }
1776
1777 static void setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
1778 {
1779         if (g_cpucache_up == FULL) {
1780                 enable_cpucache(cachep);
1781                 return;
1782         }
1783         if (g_cpucache_up == NONE) {
1784                 /*
1785                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
1786                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
1787                  * further caches will BUG().
1788                  */
1789                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
1790
1791                 /*
1792                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
1793                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
1794                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
1795                  */
1796                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
1797                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
1798                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1799                 else
1800                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
1801         } else {
1802                 cachep->array[smp_processor_id()] =
1803                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1804
1805                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
1806                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
1807                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1808                 } else {
1809                         int node;
1810                         for_each_online_node(node) {
1811                                 cachep->nodelists[node] =
1812                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
1813                                                 GFP_KERNEL, node);
1814                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
1815                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
1816                         }
1817                 }
1818         }
1819         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
1820                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1821                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1822
1823         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1824         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1825         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1826         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1827         cachep->batchcount = 1;
1828         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1829 }
1830
1831 /**
1832  * kmem_cache_create - Create a cache.
1833  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
1834  * @size: The size of objects to be created in this cache.
1835  * @align: The required alignment for the objects.
1836  * @flags: SLAB flags
1837  * @ctor: A constructor for the objects.
1838  * @dtor: A destructor for the objects.
1839  *
1840  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1841  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1842  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
1843  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
1844  *
1845  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
1846  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
1847  *
1848  * The flags are
1849  *
1850  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1851  * to catch references to uninitialised memory.
1852  *
1853  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1854  * for buffer overruns.
1855  *
1856  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1857  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1858  * as davem.
1859  */
1860 struct kmem_cache *
1861 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
1862         unsigned long flags,
1863         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
1864         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
1865 {
1866         size_t left_over, slab_size, ralign;
1867         struct kmem_cache *cachep = NULL;
1868         struct list_head *p;
1869
1870         /*
1871          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
1872          */
1873         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
1874             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
1875                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
1876                                 name);
1877                 BUG();
1878         }
1879
1880         /*
1881          * Prevent CPUs from coming and going.
1882          * lock_cpu_hotplug() nests outside cache_chain_mutex
1883          */
1884         lock_cpu_hotplug();
1885
1886         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1887
1888         list_for_each(p, &cache_chain) {
1889                 struct kmem_cache *pc = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
1890                 mm_segment_t old_fs = get_fs();
1891                 char tmp;
1892                 int res;
1893
1894                 /*
1895                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
1896                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
1897                  * area of the module.  Print a warning.
1898                  */
1899                 set_fs(KERNEL_DS);
1900                 res = __get_user(tmp, pc->name);
1901                 set_fs(old_fs);
1902                 if (res) {
1903                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
1904                                pc->buffer_size);
1905                         continue;
1906                 }
1907
1908                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
1909                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
1910                         dump_stack();
1911                         goto oops;
1912                 }
1913         }
1914
1915 #if DEBUG
1916         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
1917         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
1918                 /* No constructor, but inital state check requested */
1919                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
1920                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
1921                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
1922         }
1923 #if FORCED_DEBUG
1924         /*
1925          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1926          * large objects, if the increased size would increase the object size
1927          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1928          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1929          */
1930         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
1931                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1932         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1933                 flags |= SLAB_POISON;
1934 #endif
1935         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1936                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
1937 #endif
1938         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1939                 BUG_ON(dtor);
1940
1941         /*
1942          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
1943          * isn't available.
1944          */
1945         if (flags & ~CREATE_MASK)
1946                 BUG();
1947
1948         /*
1949          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1950          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1951          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1952          */
1953         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
1954                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
1955                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
1956         }
1957
1958         /* calculate the final buffer alignment: */
1959
1960         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
1961         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1962                 /*
1963                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
1964                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
1965                  * one cacheline.
1966                  */
1967                 ralign = cache_line_size();
1968                 while (size <= ralign / 2)
1969                         ralign /= 2;
1970         } else {
1971                 ralign = BYTES_PER_WORD;
1972         }
1973         /* 2) arch mandated alignment: disables debug if necessary */
1974         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
1975                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1976                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
1977                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1978         }
1979         /* 3) caller mandated alignment: disables debug if necessary */
1980         if (ralign < align) {
1981                 ralign = align;
1982                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
1983                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1984         }
1985         /*
1986          * 4) Store it. Note that the debug code below can reduce
1987          *    the alignment to BYTES_PER_WORD.
1988          */
1989         align = ralign;
1990
1991         /* Get cache's description obj. */
1992         cachep = kmem_cache_alloc(&cache_cache, SLAB_KERNEL);
1993         if (!cachep)
1994                 goto oops;
1995         memset(cachep, 0, sizeof(struct kmem_cache));
1996
1997 #if DEBUG
1998         cachep->obj_size = size;
1999
2000         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2001                 /* redzoning only works with word aligned caches */
2002                 align = BYTES_PER_WORD;
2003
2004                 /* add space for red zone words */
2005                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2006                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2007         }
2008         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2009                 /* user store requires word alignment and
2010                  * one word storage behind the end of the real
2011                  * object.
2012                  */
2013                 align = BYTES_PER_WORD;
2014                 size += BYTES_PER_WORD;
2015         }
2016 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2017         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2018             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2019                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2020                 size = PAGE_SIZE;
2021         }
2022 #endif
2023 #endif
2024
2025         /* Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab. */
2026         if (size >= (PAGE_SIZE >> 3))
2027                 /*
2028                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2029                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2030                  */
2031                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2032
2033         size = ALIGN(size, align);
2034
2035         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2036
2037         if (!cachep->num) {
2038                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2039                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2040                 cachep = NULL;
2041                 goto oops;
2042         }
2043         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2044                           + sizeof(struct slab), align);
2045
2046         /*
2047          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2048          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2049          */
2050         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2051                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2052                 left_over -= slab_size;
2053         }
2054
2055         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2056                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2057                 slab_size =
2058                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2059         }
2060
2061         cachep->colour_off = cache_line_size();
2062         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2063         if (cachep->colour_off < align)
2064                 cachep->colour_off = align;
2065         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2066         cachep->slab_size = slab_size;
2067         cachep->flags = flags;
2068         cachep->gfpflags = 0;
2069         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2070                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2071         cachep->buffer_size = size;
2072
2073         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB)
2074                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2075         cachep->ctor = ctor;
2076         cachep->dtor = dtor;
2077         cachep->name = name;
2078
2079
2080         setup_cpu_cache(cachep);
2081
2082         /* cache setup completed, link it into the list */
2083         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2084 oops:
2085         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2086                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2087                       name);
2088         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2089         unlock_cpu_hotplug();
2090         return cachep;
2091 }
2092 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2093
2094 #if DEBUG
2095 static void check_irq_off(void)
2096 {
2097         BUG_ON(!irqs_disabled());
2098 }
2099
2100 static void check_irq_on(void)
2101 {
2102         BUG_ON(irqs_disabled());
2103 }
2104
2105 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2106 {
2107 #ifdef CONFIG_SMP
2108         check_irq_off();
2109         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2110 #endif
2111 }
2112
2113 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2114 {
2115 #ifdef CONFIG_SMP
2116         check_irq_off();
2117         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2118 #endif
2119 }
2120
2121 #else
2122 #define check_irq_off() do { } while(0)
2123 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2124 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2125 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2126 #endif
2127
2128 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2129                         struct array_cache *ac,
2130                         int force, int node);
2131
2132 static void do_drain(void *arg)
2133 {
2134         struct kmem_cache *cachep = arg;
2135         struct array_cache *ac;
2136         int node = numa_node_id();
2137
2138         check_irq_off();
2139         ac = cpu_cache_get(cachep);
2140         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2141         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2142         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2143         ac->avail = 0;
2144 }
2145
2146 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2147 {
2148         struct kmem_list3 *l3;
2149         int node;
2150
2151         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2152         check_irq_on();
2153         for_each_online_node(node) {
2154                 l3 = cachep->nodelists[node];
2155                 if (l3) {
2156                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2157                         if (l3->alien)
2158                                 drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2159                 }
2160         }
2161 }
2162
2163 static int __node_shrink(struct kmem_cache *cachep, int node)
2164 {
2165         struct slab *slabp;
2166         struct kmem_list3 *l3 = cachep->nodelists[node];
2167         int ret;
2168
2169         for (;;) {
2170                 struct list_head *p;
2171
2172                 p = l3->slabs_free.prev;
2173                 if (p == &l3->slabs_free)
2174                         break;
2175
2176                 slabp = list_entry(l3->slabs_free.prev, struct slab, list);
2177 #if DEBUG
2178                 if (slabp->inuse)
2179                         BUG();
2180 #endif
2181                 list_del(&slabp->list);
2182
2183                 l3->free_objects -= cachep->num;
2184                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2185                 slab_destroy(cachep, slabp);
2186                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2187         }
2188         ret = !list_empty(&l3->slabs_full) || !list_empty(&l3->slabs_partial);
2189         return ret;
2190 }
2191
2192 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2193 {
2194         int ret = 0, i = 0;
2195         struct kmem_list3 *l3;
2196
2197         drain_cpu_caches(cachep);
2198
2199         check_irq_on();
2200         for_each_online_node(i) {
2201                 l3 = cachep->nodelists[i];
2202                 if (l3) {
2203                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2204                         ret += __node_shrink(cachep, i);
2205                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2206                 }
2207         }
2208         return (ret ? 1 : 0);
2209 }
2210
2211 /**
2212  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2213  * @cachep: The cache to shrink.
2214  *
2215  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2216  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2217  */
2218 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2219 {
2220         if (!cachep || in_interrupt())
2221                 BUG();
2222
2223         return __cache_shrink(cachep);
2224 }
2225 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2226
2227 /**
2228  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2229  * @cachep: the cache to destroy
2230  *
2231  * Remove a struct kmem_cache object from the slab cache.
2232  * Returns 0 on success.
2233  *
2234  * It is expected this function will be called by a module when it is
2235  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2236  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2237  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2238  *
2239  * The cache must be empty before calling this function.
2240  *
2241  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2242  * during the kmem_cache_destroy().
2243  */
2244 int kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2245 {
2246         int i;
2247         struct kmem_list3 *l3;
2248
2249         if (!cachep || in_interrupt())
2250                 BUG();
2251
2252         /* Don't let CPUs to come and go */
2253         lock_cpu_hotplug();
2254
2255         /* Find the cache in the chain of caches. */
2256         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2257         /*
2258          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2259          */
2260         list_del(&cachep->next);
2261         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2262
2263         if (__cache_shrink(cachep)) {
2264                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2265                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2266                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2267                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2268                 unlock_cpu_hotplug();
2269                 return 1;
2270         }
2271
2272         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2273                 synchronize_rcu();
2274
2275         for_each_online_cpu(i)
2276             kfree(cachep->array[i]);
2277
2278         /* NUMA: free the list3 structures */
2279         for_each_online_node(i) {
2280                 l3 = cachep->nodelists[i];
2281                 if (l3) {
2282                         kfree(l3->shared);
2283                         free_alien_cache(l3->alien);
2284                         kfree(l3);
2285                 }
2286         }
2287         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2288         unlock_cpu_hotplug();
2289         return 0;
2290 }
2291 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2292
2293 /* Get the memory for a slab management obj. */
2294 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2295                                    int colour_off, gfp_t local_flags)
2296 {
2297         struct slab *slabp;
2298
2299         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2300                 /* Slab management obj is off-slab. */
2301                 slabp = kmem_cache_alloc(cachep->slabp_cache, local_flags);
2302                 if (!slabp)
2303                         return NULL;
2304         } else {
2305                 slabp = objp + colour_off;
2306                 colour_off += cachep->slab_size;
2307         }
2308         slabp->inuse = 0;
2309         slabp->colouroff = colour_off;
2310         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2311         return slabp;
2312 }
2313
2314 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2315 {
2316         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2317 }
2318
2319 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2320                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2321 {
2322         int i;
2323
2324         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2325                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2326 #if DEBUG
2327                 /* need to poison the objs? */
2328                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2329                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2330                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2331                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2332
2333                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2334                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2335                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2336                 }
2337                 /*
2338                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2339                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2340                  * They must also be threaded.
2341                  */
2342                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2343                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2344                                      ctor_flags);
2345
2346                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2347                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2348                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2349                                            " end of an object");
2350                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2351                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2352                                            " start of an object");
2353                 }
2354                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2355                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2356                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2357                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2358 #else
2359                 if (cachep->ctor)
2360                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2361 #endif
2362                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2363         }
2364         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2365         slabp->free = 0;
2366 }
2367
2368 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2369 {
2370         if (flags & SLAB_DMA)
2371                 BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2372         else
2373                 BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2374 }
2375
2376 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2377                                 int nodeid)
2378 {
2379         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2380         kmem_bufctl_t next;
2381
2382         slabp->inuse++;
2383         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2384 #if DEBUG
2385         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2386         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2387 #endif
2388         slabp->free = next;
2389
2390         return objp;
2391 }
2392
2393 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2394                                 void *objp, int nodeid)
2395 {
2396         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2397
2398 #if DEBUG
2399         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2400         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2401
2402         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] != BUFCTL_FREE) {
2403                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2404                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2405                 BUG();
2406         }
2407 #endif
2408         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2409         slabp->free = objnr;
2410         slabp->inuse--;
2411 }
2412
2413 static void set_slab_attr(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2414                         void *objp)
2415 {
2416         int i;
2417         struct page *page;
2418
2419         /* Nasty!!!!!! I hope this is OK. */
2420         page = virt_to_page(objp);
2421
2422         i = 1;
2423         if (likely(!PageCompound(page)))
2424                 i <<= cachep->gfporder;
2425         do {
2426                 page_set_cache(page, cachep);
2427                 page_set_slab(page, slabp);
2428                 page++;
2429         } while (--i);
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2434  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2435  */
2436 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
2437 {
2438         struct slab *slabp;
2439         void *objp;
2440         size_t offset;
2441         gfp_t local_flags;
2442         unsigned long ctor_flags;
2443         struct kmem_list3 *l3;
2444
2445         /*
2446          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2447          * critical path in kmem_cache_alloc().
2448          */
2449         if (flags & ~(SLAB_DMA | SLAB_LEVEL_MASK | SLAB_NO_GROW))
2450                 BUG();
2451         if (flags & SLAB_NO_GROW)
2452                 return 0;
2453
2454         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2455         local_flags = (flags & SLAB_LEVEL_MASK);
2456         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2457                 /*
2458                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2459                  * this - it might need to know...
2460                  */
2461                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2462
2463         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2464         check_irq_off();
2465         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2466         spin_lock(&l3->list_lock);
2467
2468         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2469         offset = l3->colour_next;
2470         l3->colour_next++;
2471         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2472                 l3->colour_next = 0;
2473         spin_unlock(&l3->list_lock);
2474
2475         offset *= cachep->colour_off;
2476
2477         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2478                 local_irq_enable();
2479
2480         /*
2481          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2482          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2483          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2484          * will eventually be caught here (where it matters).
2485          */
2486         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2487
2488         /*
2489          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2490          * 'nodeid'.
2491          */
2492         objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2493         if (!objp)
2494                 goto failed;
2495
2496         /* Get slab management. */
2497         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset, local_flags);
2498         if (!slabp)
2499                 goto opps1;
2500
2501         slabp->nodeid = nodeid;
2502         set_slab_attr(cachep, slabp, objp);
2503
2504         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2505
2506         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2507                 local_irq_disable();
2508         check_irq_off();
2509         spin_lock(&l3->list_lock);
2510
2511         /* Make slab active. */
2512         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2513         STATS_INC_GROWN(cachep);
2514         l3->free_objects += cachep->num;
2515         spin_unlock(&l3->list_lock);
2516         return 1;
2517 opps1:
2518         kmem_freepages(cachep, objp);
2519 failed:
2520         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2521                 local_irq_disable();
2522         return 0;
2523 }
2524
2525 #if DEBUG
2526
2527 /*
2528  * Perform extra freeing checks:
2529  * - detect bad pointers.
2530  * - POISON/RED_ZONE checking
2531  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2532  */
2533 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2534 {
2535         struct page *page;
2536
2537         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2538                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2539                        (unsigned long)objp);
2540                 BUG();
2541         }
2542         page = virt_to_page(objp);
2543         if (!PageSlab(page)) {
2544                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: bad ptr %lxh.\n",
2545                        (unsigned long)objp);
2546                 BUG();
2547         }
2548 }
2549
2550 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2551                                    void *caller)
2552 {
2553         struct page *page;
2554         unsigned int objnr;
2555         struct slab *slabp;
2556
2557         objp -= obj_offset(cachep);
2558         kfree_debugcheck(objp);
2559         page = virt_to_page(objp);
2560
2561         if (page_get_cache(page) != cachep) {
2562                 printk(KERN_ERR "mismatch in kmem_cache_free: expected "
2563                                 "cache %p, got %p\n",
2564                        page_get_cache(page), cachep);
2565                 printk(KERN_ERR "%p is %s.\n", cachep, cachep->name);
2566                 printk(KERN_ERR "%p is %s.\n", page_get_cache(page),
2567                        page_get_cache(page)->name);
2568                 WARN_ON(1);
2569         }
2570         slabp = page_get_slab(page);
2571
2572         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2573                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_ACTIVE ||
2574                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_ACTIVE) {
2575                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2576                                                 " object was overwritten");
2577                         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, "
2578                                         "redzone 2:0x%lx.\n",
2579                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2580                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2581                 }
2582                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2583                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2584         }
2585         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2586                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2587
2588         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2589
2590         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2591         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2592
2593         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2594                 /*
2595                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2596                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2597                  * the cache-lock held.
2598                  */
2599                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2600                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2601         }
2602         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2603                 /* we want to cache poison the object,
2604                  * call the destruction callback
2605                  */
2606                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2607         }
2608         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2609 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2610                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2611                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2612                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2613                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2614                 } else {
2615                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2616                 }
2617 #else
2618                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2619 #endif
2620         }
2621         return objp;
2622 }
2623
2624 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2625 {
2626         kmem_bufctl_t i;
2627         int entries = 0;
2628
2629         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2630         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2631                 entries++;
2632                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2633                         goto bad;
2634         }
2635         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2636 bad:
2637                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2638                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2639                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2640                 for (i = 0;
2641                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2642                      i++) {
2643                         if (i % 16 == 0)
2644                                 printk("\n%03x:", i);
2645                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2646                 }
2647                 printk("\n");
2648                 BUG();
2649         }
2650 }
2651 #else
2652 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2653 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2654 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2655 #endif
2656
2657 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2658 {
2659         int batchcount;
2660         struct kmem_list3 *l3;
2661         struct array_cache *ac;
2662
2663         check_irq_off();
2664         ac = cpu_cache_get(cachep);
2665 retry:
2666         batchcount = ac->batchcount;
2667         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2668                 /*
2669                  * If there was little recent activity on this cache, then
2670                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2671                  * refill bouncing.
2672                  */
2673                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2674         }
2675         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
2676
2677         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2678         spin_lock(&l3->list_lock);
2679
2680         if (l3->shared) {
2681                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
2682                 if (shared_array->avail) {
2683                         if (batchcount > shared_array->avail)
2684                                 batchcount = shared_array->avail;
2685                         shared_array->avail -= batchcount;
2686                         ac->avail = batchcount;
2687                         memcpy(ac->entry,
2688                                &(shared_array->entry[shared_array->avail]),
2689                                sizeof(void *) * batchcount);
2690                         shared_array->touched = 1;
2691                         goto alloc_done;
2692                 }
2693         }
2694         while (batchcount > 0) {
2695                 struct list_head *entry;
2696                 struct slab *slabp;
2697                 /* Get slab alloc is to come from. */
2698                 entry = l3->slabs_partial.next;
2699                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2700                         l3->free_touched = 1;
2701                         entry = l3->slabs_free.next;
2702                         if (entry == &l3->slabs_free)
2703                                 goto must_grow;
2704                 }
2705
2706                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2707                 check_slabp(cachep, slabp);
2708                 check_spinlock_acquired(cachep);
2709                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2710                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2711                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2712                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2713
2714                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2715                                                             numa_node_id());
2716                 }
2717                 check_slabp(cachep, slabp);
2718
2719                 /* move slabp to correct slabp list: */
2720                 list_del(&slabp->list);
2721                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2722                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2723                 else
2724                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2725         }
2726
2727 must_grow:
2728         l3->free_objects -= ac->avail;
2729 alloc_done:
2730         spin_unlock(&l3->list_lock);
2731
2732         if (unlikely(!ac->avail)) {
2733                 int x;
2734                 x = cache_grow(cachep, flags, numa_node_id());
2735
2736                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2737                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2738                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
2739                         return NULL;
2740
2741                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
2742                         goto retry;
2743         }
2744         ac->touched = 1;
2745         return ac->entry[--ac->avail];
2746 }
2747
2748 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2749                                                 gfp_t flags)
2750 {
2751         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
2752 #if DEBUG
2753         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2754 #endif
2755 }
2756
2757 #if DEBUG
2758 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2759                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
2760 {
2761         if (!objp)
2762                 return objp;
2763         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2764 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2765                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
2766                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2767                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
2768                 else
2769                         check_poison_obj(cachep, objp);
2770 #else
2771                 check_poison_obj(cachep, objp);
2772 #endif
2773                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2774         }
2775         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2776                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2777
2778         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2779                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2780                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2781                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2782                                                 " object was overwritten");
2783                         printk(KERN_ERR
2784                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
2785                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2786                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
2787                 }
2788                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2789                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2790         }
2791         objp += obj_offset(cachep);
2792         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
2793                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2794
2795                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
2796                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2797
2798                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2799         }
2800         return objp;
2801 }
2802 #else
2803 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
2804 #endif
2805
2806 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2807 {
2808         void *objp;
2809         struct array_cache *ac;
2810
2811 #ifdef CONFIG_NUMA
2812         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
2813                 objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
2814                 if (objp != NULL)
2815                         return objp;
2816         }
2817 #endif
2818
2819         check_irq_off();
2820         ac = cpu_cache_get(cachep);
2821         if (likely(ac->avail)) {
2822                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2823                 ac->touched = 1;
2824                 objp = ac->entry[--ac->avail];
2825         } else {
2826                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
2827                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
2828         }
2829         return objp;
2830 }
2831
2832 static __always_inline void *__cache_alloc(struct kmem_cache *cachep,
2833                                                 gfp_t flags, void *caller)
2834 {
2835         unsigned long save_flags;
2836         void *objp;
2837
2838         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
2839
2840         local_irq_save(save_flags);
2841         objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
2842         local_irq_restore(save_flags);
2843         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp,
2844                                             caller);
2845         prefetchw(objp);
2846         return objp;
2847 }
2848
2849 #ifdef CONFIG_NUMA
2850 /*
2851  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
2852  *
2853  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
2854  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
2855  */
2856 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2857 {
2858         int nid_alloc, nid_here;
2859
2860         if (in_interrupt())
2861                 return NULL;
2862         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
2863         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
2864                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
2865         else if (current->mempolicy)
2866                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
2867         if (nid_alloc != nid_here)
2868                 return __cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
2869         return NULL;
2870 }
2871
2872 /*
2873  * A interface to enable slab creation on nodeid
2874  */
2875 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2876                                 int nodeid)
2877 {
2878         struct list_head *entry;
2879         struct slab *slabp;
2880         struct kmem_list3 *l3;
2881         void *obj;
2882         int x;
2883
2884         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2885         BUG_ON(!l3);
2886
2887 retry:
2888         check_irq_off();
2889         spin_lock(&l3->list_lock);
2890         entry = l3->slabs_partial.next;
2891         if (entry == &l3->slabs_partial) {
2892                 l3->free_touched = 1;
2893                 entry = l3->slabs_free.next;
2894                 if (entry == &l3->slabs_free)
2895                         goto must_grow;
2896         }
2897
2898         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2899         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
2900         check_slabp(cachep, slabp);
2901
2902         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
2903         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2904         STATS_SET_HIGH(cachep);
2905
2906         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
2907
2908         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
2909         check_slabp(cachep, slabp);
2910         l3->free_objects--;
2911         /* move slabp to correct slabp list: */
2912         list_del(&slabp->list);
2913
2914         if (slabp->free == BUFCTL_END)
2915                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2916         else
2917                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2918
2919         spin_unlock(&l3->list_lock);
2920         goto done;
2921
2922 must_grow:
2923         spin_unlock(&l3->list_lock);
2924         x = cache_grow(cachep, flags, nodeid);
2925
2926         if (!x)
2927                 return NULL;
2928
2929         goto retry;
2930 done:
2931         return obj;
2932 }
2933 #endif
2934
2935 /*
2936  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
2937  */
2938 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
2939                        int node)
2940 {
2941         int i;
2942         struct kmem_list3 *l3;
2943
2944         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
2945                 void *objp = objpp[i];
2946                 struct slab *slabp;
2947
2948                 slabp = virt_to_slab(objp);
2949                 l3 = cachep->nodelists[node];
2950                 list_del(&slabp->list);
2951                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
2952                 check_slabp(cachep, slabp);
2953                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
2954                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
2955                 l3->free_objects++;
2956                 check_slabp(cachep, slabp);
2957
2958                 /* fixup slab chains */
2959                 if (slabp->inuse == 0) {
2960                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
2961                                 l3->free_objects -= cachep->num;
2962                                 slab_destroy(cachep, slabp);
2963                         } else {
2964                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
2965                         }
2966                 } else {
2967                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
2968                          * partial list on free - maximum time for the
2969                          * other objects to be freed, too.
2970                          */
2971                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2972                 }
2973         }
2974 }
2975
2976 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
2977 {
2978         int batchcount;
2979         struct kmem_list3 *l3;
2980         int node = numa_node_id();
2981
2982         batchcount = ac->batchcount;
2983 #if DEBUG
2984         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
2985 #endif
2986         check_irq_off();
2987         l3 = cachep->nodelists[node];
2988         spin_lock(&l3->list_lock);
2989         if (l3->shared) {
2990                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
2991                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
2992                 if (max) {
2993                         if (batchcount > max)
2994                                 batchcount = max;
2995                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
2996                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
2997                         shared_array->avail += batchcount;
2998                         goto free_done;
2999                 }
3000         }
3001
3002         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3003 free_done:
3004 #if STATS
3005         {
3006                 int i = 0;
3007                 struct list_head *p;
3008
3009                 p = l3->slabs_free.next;
3010                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3011                         struct slab *slabp;
3012
3013                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3014                         BUG_ON(slabp->inuse);
3015
3016                         i++;
3017                         p = p->next;
3018                 }
3019                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3020         }
3021 #endif
3022         spin_unlock(&l3->list_lock);
3023         ac->avail -= batchcount;
3024         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3025 }
3026
3027 /*
3028  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3029  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3030  */
3031 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3032 {
3033         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3034
3035         check_irq_off();
3036         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3037
3038         /* Make sure we are not freeing a object from another
3039          * node to the array cache on this cpu.
3040          */
3041 #ifdef CONFIG_NUMA
3042         {
3043                 struct slab *slabp;
3044                 slabp = virt_to_slab(objp);
3045                 if (unlikely(slabp->nodeid != numa_node_id())) {
3046                         struct array_cache *alien = NULL;
3047                         int nodeid = slabp->nodeid;
3048                         struct kmem_list3 *l3;
3049
3050                         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
3051                         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
3052                         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
3053                                 alien = l3->alien[nodeid];
3054                                 spin_lock(&alien->lock);
3055                                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit))
3056                                         __drain_alien_cache(cachep,
3057                                                             alien, nodeid);
3058                                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
3059                                 spin_unlock(&alien->lock);
3060                         } else {
3061                                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->
3062                                           list_lock);
3063                                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
3064                                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->
3065                                             list_lock);
3066                         }
3067                         return;
3068                 }
3069         }
3070 #endif
3071         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3072                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3073                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3074                 return;
3075         } else {
3076                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3077                 cache_flusharray(cachep, ac);
3078                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3079         }
3080 }
3081
3082 /**
3083  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3084  * @cachep: The cache to allocate from.
3085  * @flags: See kmalloc().
3086  *
3087  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3088  * if the cache has no available objects.
3089  */
3090 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3091 {
3092         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3093 }
3094 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3095
3096 /**
3097  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3098  *      be a slab entry.
3099  * @cachep: the cache we're checking against
3100  * @ptr: pointer to validate
3101  *
3102  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3103  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3104  * part of the slab cache in question, but it at least
3105  * validates that the pointer can be dereferenced and
3106  * looks half-way sane.
3107  *
3108  * Currently only used for dentry validation.
3109  */
3110 int fastcall kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, void *ptr)
3111 {
3112         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3113         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3114         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3115         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3116         struct page *page;
3117
3118         if (unlikely(addr < min_addr))
3119                 goto out;
3120         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3121                 goto out;
3122         if (unlikely(addr & align_mask))
3123                 goto out;
3124         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3125                 goto out;
3126         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3127                 goto out;
3128         page = virt_to_page(ptr);
3129         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3130                 goto out;
3131         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3132                 goto out;
3133         return 1;
3134 out:
3135         return 0;
3136 }
3137
3138 #ifdef CONFIG_NUMA
3139 /**
3140  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3141  * @cachep: The cache to allocate from.
3142  * @flags: See kmalloc().
3143  * @nodeid: node number of the target node.
3144  *
3145  * Identical to kmem_cache_alloc, except that this function is slow
3146  * and can sleep. And it will allocate memory on the given node, which
3147  * can improve the performance for cpu bound structures.
3148  * New and improved: it will now make sure that the object gets
3149  * put on the correct node list so that there is no false sharing.
3150  */
3151 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3152 {
3153         unsigned long save_flags;
3154         void *ptr;
3155
3156         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3157         local_irq_save(save_flags);
3158
3159         if (nodeid == -1 || nodeid == numa_node_id() ||
3160                         !cachep->nodelists[nodeid])
3161                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3162         else
3163                 ptr = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3164         local_irq_restore(save_flags);
3165
3166         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr,
3167                                            __builtin_return_address(0));
3168
3169         return ptr;
3170 }
3171 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3172
3173 void *kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3174 {
3175         struct kmem_cache *cachep;
3176
3177         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3178         if (unlikely(cachep == NULL))
3179                 return NULL;
3180         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3181 }
3182 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_node);
3183 #endif
3184
3185 /**
3186  * kmalloc - allocate memory
3187  * @size: how many bytes of memory are required.
3188  * @flags: the type of memory to allocate.
3189  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3190  *
3191  * kmalloc is the normal method of allocating memory
3192  * in the kernel.
3193  *
3194  * The @flags argument may be one of:
3195  *
3196  * %GFP_USER - Allocate memory on behalf of user.  May sleep.
3197  *
3198  * %GFP_KERNEL - Allocate normal kernel ram.  May sleep.
3199  *
3200  * %GFP_ATOMIC - Allocation will not sleep.  Use inside interrupt handlers.
3201  *
3202  * Additionally, the %GFP_DMA flag may be set to indicate the memory
3203  * must be suitable for DMA.  This can mean different things on different
3204  * platforms.  For example, on i386, it means that the memory must come
3205  * from the first 16MB.
3206  */
3207 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3208                                           void *caller)
3209 {
3210         struct kmem_cache *cachep;
3211
3212         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3213          * __ with kmem_.
3214          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3215          * functions.
3216          */
3217         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3218         if (unlikely(cachep == NULL))
3219                 return NULL;
3220         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3221 }
3222
3223 #ifndef CONFIG_DEBUG_SLAB
3224
3225 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3226 {
3227         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3228 }
3229 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3230
3231 #else
3232
3233 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3234 {
3235         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3236 }
3237 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3238
3239 #endif
3240
3241 #ifdef CONFIG_SMP
3242 /**
3243  * __alloc_percpu - allocate one copy of the object for every present
3244  * cpu in the system, zeroing them.
3245  * Objects should be dereferenced using the per_cpu_ptr macro only.
3246  *
3247  * @size: how many bytes of memory are required.
3248  */
3249 void *__alloc_percpu(size_t size)
3250 {
3251         int i;
3252         struct percpu_data *pdata = kmalloc(sizeof(*pdata), GFP_KERNEL);
3253
3254         if (!pdata)
3255                 return NULL;
3256
3257         /*
3258          * Cannot use for_each_online_cpu since a cpu may come online
3259          * and we have no way of figuring out how to fix the array
3260          * that we have allocated then....
3261          */
3262         for_each_cpu(i) {
3263                 int node = cpu_to_node(i);
3264
3265                 if (node_online(node))
3266                         pdata->ptrs[i] = kmalloc_node(size, GFP_KERNEL, node);
3267                 else
3268                         pdata->ptrs[i] = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
3269
3270                 if (!pdata->ptrs[i])
3271                         goto unwind_oom;
3272                 memset(pdata->ptrs[i], 0, size);
3273         }
3274
3275         /* Catch derefs w/o wrappers */
3276         return (void *)(~(unsigned long)pdata);
3277
3278 unwind_oom:
3279         while (--i >= 0) {
3280                 if (!cpu_possible(i))
3281                         continue;
3282                 kfree(pdata->ptrs[i]);
3283         }
3284         kfree(pdata);
3285         return NULL;
3286 }
3287 EXPORT_SYMBOL(__alloc_percpu);
3288 #endif
3289
3290 /**
3291  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3292  * @cachep: The cache the allocation was from.
3293  * @objp: The previously allocated object.
3294  *
3295  * Free an object which was previously allocated from this
3296  * cache.
3297  */
3298 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3299 {
3300         unsigned long flags;
3301
3302         local_irq_save(flags);
3303         __cache_free(cachep, objp);
3304         local_irq_restore(flags);
3305 }
3306 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3307
3308 /**
3309  * kfree - free previously allocated memory
3310  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3311  *
3312  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3313  *
3314  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3315  * or you will run into trouble.
3316  */
3317 void kfree(const void *objp)
3318 {
3319         struct kmem_cache *c;
3320         unsigned long flags;
3321
3322         if (unlikely(!objp))
3323                 return;
3324         local_irq_save(flags);
3325         kfree_debugcheck(objp);
3326         c = virt_to_cache(objp);
3327         mutex_debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3328         __cache_free(c, (void *)objp);
3329         local_irq_restore(flags);
3330 }
3331 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3332
3333 #ifdef CONFIG_SMP
3334 /**
3335  * free_percpu - free previously allocated percpu memory
3336  * @objp: pointer returned by alloc_percpu.
3337  *
3338  * Don't free memory not originally allocated by alloc_percpu()
3339  * The complemented objp is to check for that.
3340  */
3341 void free_percpu(const void *objp)
3342 {
3343         int i;
3344         struct percpu_data *p = (struct percpu_data *)(~(unsigned long)objp);
3345
3346         /*
3347          * We allocate for all cpus so we cannot use for online cpu here.
3348          */
3349         for_each_cpu(i)
3350             kfree(p->ptrs[i]);
3351         kfree(p);
3352 }
3353 EXPORT_SYMBOL(free_percpu);
3354 #endif
3355
3356 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3357 {
3358         return obj_size(cachep);
3359 }
3360 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3361
3362 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3363 {
3364         return cachep->name;
3365 }
3366 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3367
3368 /*
3369  * This initializes kmem_list3 for all nodes.
3370  */
3371 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3372 {
3373         int node;
3374         struct kmem_list3 *l3;
3375         int err = 0;
3376
3377         for_each_online_node(node) {
3378                 struct array_cache *nc = NULL, *new;
3379                 struct array_cache **new_alien = NULL;
3380 #ifdef CONFIG_NUMA
3381                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3382                 if (!new_alien)
3383                         goto fail;
3384 #endif
3385                 new = alloc_arraycache(node, cachep->shared*cachep->batchcount,
3386                                         0xbaadf00d);
3387                 if (!new)
3388                         goto fail;
3389                 l3 = cachep->nodelists[node];
3390                 if (l3) {
3391                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3392
3393                         nc = cachep->nodelists[node]->shared;
3394                         if (nc)
3395                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
3396
3397                         l3->shared = new;
3398                         if (!cachep->nodelists[node]->alien) {
3399                                 l3->alien = new_alien;
3400                                 new_alien = NULL;
3401                         }
3402                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3403                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3404                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3405                         kfree(nc);
3406                         free_alien_cache(new_alien);
3407                         continue;
3408                 }
3409                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3410                 if (!l3)
3411                         goto fail;
3412
3413                 kmem_list3_init(l3);
3414                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3415                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3416                 l3->shared = new;
3417                 l3->alien = new_alien;
3418                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3419                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3420                 cachep->nodelists[node] = l3;
3421         }
3422         return err;
3423 fail:
3424         err = -ENOMEM;
3425         return err;
3426 }
3427
3428 struct ccupdate_struct {
3429         struct kmem_cache *cachep;
3430         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3431 };
3432
3433 static void do_ccupdate_local(void *info)
3434 {
3435         struct ccupdate_struct *new = info;
3436         struct array_cache *old;
3437
3438         check_irq_off();
3439         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3440
3441         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3442         new->new[smp_processor_id()] = old;
3443 }
3444
3445 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3446 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3447                                 int batchcount, int shared)
3448 {
3449         struct ccupdate_struct new;
3450         int i, err;
3451
3452         memset(&new.new, 0, sizeof(new.new));
3453         for_each_online_cpu(i) {
3454                 new.new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3455                                                 batchcount);
3456                 if (!new.new[i]) {
3457                         for (i--; i >= 0; i--)
3458                                 kfree(new.new[i]);
3459                         return -ENOMEM;
3460                 }
3461         }
3462         new.cachep = cachep;
3463
3464         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)&new, 1, 1);
3465
3466         check_irq_on();
3467         cachep->batchcount = batchcount;
3468         cachep->limit = limit;
3469         cachep->shared = shared;
3470
3471         for_each_online_cpu(i) {
3472                 struct array_cache *ccold = new.new[i];
3473                 if (!ccold)
3474                         continue;
3475                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3476                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3477                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3478                 kfree(ccold);
3479         }
3480
3481         err = alloc_kmemlist(cachep);
3482         if (err) {
3483                 printk(KERN_ERR "alloc_kmemlist failed for %s, error %d.\n",
3484                        cachep->name, -err);
3485                 BUG();
3486         }
3487         return 0;
3488 }
3489
3490 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3491 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3492 {
3493         int err;
3494         int limit, shared;
3495
3496         /*
3497          * The head array serves three purposes:
3498          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3499          * - reduce the number of spinlock operations.
3500          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3501          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3502          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3503          * Bonwick.
3504          */
3505         if (cachep->buffer_size > 131072)
3506                 limit = 1;
3507         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3508                 limit = 8;
3509         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3510                 limit = 24;
3511         else if (cachep->buffer_size > 256)
3512                 limit = 54;
3513         else
3514                 limit = 120;
3515
3516         /*
3517          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3518          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3519          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3520          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3521          * replaces Bonwick's magazine layer.
3522          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3523          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3524          */
3525         shared = 0;
3526 #ifdef CONFIG_SMP
3527         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE)
3528                 shared = 8;
3529 #endif
3530
3531 #if DEBUG
3532         /*
3533          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3534          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3535          */
3536         if (limit > 32)
3537                 limit = 32;
3538 #endif
3539         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
3540         if (err)
3541                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3542                        cachep->name, -err);
3543 }
3544
3545 /*
3546  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
3547  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
3548  * if drain_array() is used on the shared array.
3549  */
3550 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
3551                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3552 {
3553         int tofree;
3554
3555         if (!ac || !ac->avail)
3556                 return;
3557         if (ac->touched && !force) {
3558                 ac->touched = 0;
3559         } else {
3560                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3561                 if (ac->avail) {
3562                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
3563                         if (tofree > ac->avail)
3564                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
3565                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
3566                         ac->avail -= tofree;
3567                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
3568                                 sizeof(void *) * ac->avail);
3569                 }
3570                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3571         }
3572 }
3573
3574 /**
3575  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3576  * @unused: unused parameter
3577  *
3578  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3579  * Purpose:
3580  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3581  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3582  *
3583  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3584  * again on the next iteration.
3585  */
3586 static void cache_reap(void *unused)
3587 {
3588         struct list_head *walk;
3589         struct kmem_list3 *l3;
3590         int node = numa_node_id();
3591
3592         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex)) {
3593                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3594                 schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work),
3595                                       REAPTIMEOUT_CPUC);
3596                 return;
3597         }
3598
3599         list_for_each(walk, &cache_chain) {
3600                 struct kmem_cache *searchp;
3601                 struct list_head *p;
3602                 int tofree;
3603                 struct slab *slabp;
3604
3605                 searchp = list_entry(walk, struct kmem_cache, next);
3606                 check_irq_on();
3607
3608                 /*
3609                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
3610                  * have established with reasonable certainty that
3611                  * we can do some work if the lock was obtained.
3612                  */
3613                 l3 = searchp->nodelists[node];
3614
3615                 reap_alien(searchp, l3);
3616
3617                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
3618
3619                 /*
3620                  * These are racy checks but it does not matter
3621                  * if we skip one check or scan twice.
3622                  */
3623                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
3624                         goto next;
3625
3626                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
3627
3628                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
3629
3630                 if (l3->free_touched) {
3631                         l3->free_touched = 0;
3632                         goto next;
3633                 }
3634
3635                 tofree = (l3->free_limit + 5 * searchp->num - 1) /
3636                                 (5 * searchp->num);
3637                 do {
3638                         /*
3639                          * Do not lock if there are no free blocks.
3640                          */
3641                         if (list_empty(&l3->slabs_free))
3642                                 break;
3643
3644                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3645                         p = l3->slabs_free.next;
3646                         if (p == &(l3->slabs_free)) {
3647                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3648                                 break;
3649                         }
3650
3651                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3652                         BUG_ON(slabp->inuse);
3653                         list_del(&slabp->list);
3654                         STATS_INC_REAPED(searchp);
3655
3656                         /*
3657                          * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
3658                          * to the cache. searchp cannot disappear, we hold
3659                          * cache_chain_lock
3660                          */
3661                         l3->free_objects -= searchp->num;
3662                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3663                         slab_destroy(searchp, slabp);
3664                 } while (--tofree > 0);
3665 next:
3666                 cond_resched();
3667         }
3668         check_irq_on();
3669         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3670         next_reap_node();
3671         /* Set up the next iteration */
3672         schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work), REAPTIMEOUT_CPUC);
3673 }
3674
3675 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3676
3677 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
3678 {
3679         /*
3680          * Output format version, so at least we can change it
3681          * without _too_ many complaints.
3682          */
3683 #if STATS
3684         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
3685 #else
3686         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
3687 #endif
3688         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
3689                  "<objperslab> <pagesperslab>");
3690         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
3691         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
3692 #if STATS
3693         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
3694                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees>");
3695         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
3696 #endif
3697         seq_putc(m, '\n');
3698 }
3699
3700 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3701 {
3702         loff_t n = *pos;
3703         struct list_head *p;
3704
3705         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3706         if (!n)
3707                 print_slabinfo_header(m);
3708         p = cache_chain.next;
3709         while (n--) {
3710                 p = p->next;
3711                 if (p == &cache_chain)
3712                         return NULL;
3713         }
3714         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
3715 }
3716
3717 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3718 {
3719         struct kmem_cache *cachep = p;
3720         ++*pos;
3721         return cachep->next.next == &cache_chain ?
3722                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
3723 }
3724
3725 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3726 {
3727         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3728 }
3729
3730 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3731 {
3732         struct kmem_cache *cachep = p;
3733         struct list_head *q;
3734         struct slab *slabp;
3735         unsigned long active_objs;
3736         unsigned long num_objs;
3737         unsigned long active_slabs = 0;
3738         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
3739         const char *name;
3740         char *error = NULL;
3741         int node;
3742         struct kmem_list3 *l3;
3743
3744         active_objs = 0;
3745         num_slabs = 0;
3746         for_each_online_node(node) {
3747                 l3 = cachep->nodelists[node];
3748                 if (!l3)
3749                         continue;
3750
3751                 check_irq_on();
3752                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3753
3754                 list_for_each(q, &l3->slabs_full) {
3755                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3756                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
3757                                 error = "slabs_full accounting error";
3758                         active_objs += cachep->num;
3759                         active_slabs++;
3760                 }
3761                 list_for_each(q, &l3->slabs_partial) {
3762                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3763                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
3764                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
3765                         if (!slabp->inuse && !error)
3766                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
3767                         active_objs += slabp->inuse;
3768                         active_slabs++;
3769                 }
3770                 list_for_each(q, &l3->slabs_free) {
3771                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3772                         if (slabp->inuse && !error)
3773                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
3774                         num_slabs++;
3775                 }
3776                 free_objects += l3->free_objects;
3777                 if (l3->shared)
3778                         shared_avail += l3->shared->avail;
3779
3780                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3781         }
3782         num_slabs += active_slabs;
3783         num_objs = num_slabs * cachep->num;
3784         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
3785                 error = "free_objects accounting error";
3786
3787         name = cachep->name;
3788         if (error)
3789                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
3790
3791         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
3792                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
3793                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
3794         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
3795                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
3796         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
3797                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
3798 #if STATS
3799         {                       /* list3 stats */
3800                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3801                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3802                 unsigned long grown = cachep->grown;
3803                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3804                 unsigned long errors = cachep->errors;
3805                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3806                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3807                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3808
3809                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
3810                                 %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
3811                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3812                                 node_frees);
3813         }
3814         /* cpu stats */
3815         {
3816                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3817                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3818                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3819                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3820
3821                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3822                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3823         }
3824 #endif
3825         seq_putc(m, '\n');
3826         return 0;
3827 }
3828
3829 /*
3830  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
3831  *
3832  * Output layout:
3833  * cache-name
3834  * num-active-objs
3835  * total-objs
3836  * object size
3837  * num-active-slabs
3838  * total-slabs
3839  * num-pages-per-slab
3840  * + further values on SMP and with statistics enabled
3841  */
3842
3843 struct seq_operations slabinfo_op = {
3844         .start = s_start,
3845         .next = s_next,
3846         .stop = s_stop,
3847         .show = s_show,
3848 };
3849
3850 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3851 /**
3852  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3853  * @file: unused
3854  * @buffer: user buffer
3855  * @count: data length
3856  * @ppos: unused
3857  */
3858 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
3859                        size_t count, loff_t *ppos)
3860 {
3861         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3862         int limit, batchcount, shared, res;
3863         struct list_head *p;
3864
3865         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3866                 return -EINVAL;
3867         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3868                 return -EFAULT;
3869         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3870
3871         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3872         if (!tmp)
3873                 return -EINVAL;
3874         *tmp = '\0';
3875         tmp++;
3876         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3877                 return -EINVAL;
3878
3879         /* Find the cache in the chain of caches. */
3880         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3881         res = -EINVAL;
3882         list_for_each(p, &cache_chain) {
3883                 struct kmem_cache *cachep;
3884
3885                 cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
3886                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3887                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3888                                         batchcount > limit || shared < 0) {
3889                                 res = 0;
3890                         } else {
3891                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3892                                                        batchcount, shared);
3893                         }
3894                         break;
3895                 }
3896         }
3897         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3898         if (res >= 0)
3899                 res = count;
3900         return res;
3901 }
3902 #endif
3903
3904 /**
3905  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
3906  * @objp: Pointer to the object
3907  *
3908  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
3909  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
3910  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
3911  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
3912  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
3913  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
3914  * must not be freed during the duration of the call.
3915  */
3916 unsigned int ksize(const void *objp)
3917 {
3918         if (unlikely(objp == NULL))
3919                 return 0;
3920
3921         return obj_size(virt_to_cache(objp));
3922 }