fedora core 6 1.2949 + vserver 2.2.0
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/seq_file.h>
99 #include        <linux/notifier.h>
100 #include        <linux/kallsyms.h>
101 #include        <linux/cpu.h>
102 #include        <linux/sysctl.h>
103 #include        <linux/module.h>
104 #include        <linux/rcupdate.h>
105 #include        <linux/string.h>
106 #include        <linux/uaccess.h>
107 #include        <linux/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/fault-inject.h>
111 #include        <linux/rtmutex.h>
112 #include        <linux/reciprocal_div.h>
113
114 #include        <asm/cacheflush.h>
115 #include        <asm/tlbflush.h>
116 #include        <asm/page.h>
117
118 /*
119  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
120  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
121  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
122  *
123  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
124  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
125  *
126  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
127  */
128
129 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
130 #define DEBUG           1
131 #define STATS           1
132 #define FORCED_DEBUG    1
133 #else
134 #define DEBUG           0
135 #define STATS           0
136 #define FORCED_DEBUG    0
137 #endif
138
139 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
140 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
141
142 #ifndef cache_line_size
143 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
144 #endif
145
146 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
147 /*
148  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
149  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
150  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
151  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
152  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
153  * Note that this flag disables some debug features.
154  */
155 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
156 #endif
157
158 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
159 /*
160  * Enforce a minimum alignment for all caches.
161  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
162  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
163  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
164  * some debug features.
165  */
166 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
167 #endif
168
169 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
170 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
171 #endif
172
173 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
174 #if DEBUG
175 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
176                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
177                          SLAB_CACHE_DMA | \
178                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
179                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
180                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
181 #else
182 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
184                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
185                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
186 #endif
187
188 /*
189  * kmem_bufctl_t:
190  *
191  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
192  * linked offsets.
193  *
194  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
195  * slab an object belongs to.
196  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
197  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
198  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
199  * that does not use off-slab slabs.
200  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
201  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
202  * to have too many per slab.
203  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
204  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
205  */
206
207 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
208 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
209 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
210 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
211 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0]; /*
270                          * Must have this definition in here for the proper
271                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                          * the entries.
273                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                          */
275 };
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
308 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC 1
311 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 /*
376  * struct kmem_cache
377  *
378  * manages a cache.
379  */
380
381 struct kmem_cache {
382 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
383         struct array_cache *array[NR_CPUS];
384 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
385         unsigned int batchcount;
386         unsigned int limit;
387         unsigned int shared;
388
389         unsigned int buffer_size;
390         u32 reciprocal_buffer_size;
391 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
392         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
393
394         unsigned int flags;             /* constant flags */
395         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
396
397 /* 4) cache_grow/shrink */
398         /* order of pgs per slab (2^n) */
399         unsigned int gfporder;
400
401         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
402         gfp_t gfpflags;
403
404         size_t colour;                  /* cache colouring range */
405         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
406         struct kmem_cache *slabp_cache;
407         unsigned int slab_size;
408         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
409
410         /* constructor func */
411         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
412
413         /* de-constructor func */
414         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
415
416 /* 5) cache creation/removal */
417         const char *name;
418         struct list_head next;
419
420 /* 6) statistics */
421 #if STATS
422         unsigned long num_active;
423         unsigned long num_allocations;
424         unsigned long high_mark;
425         unsigned long grown;
426         unsigned long reaped;
427         unsigned long errors;
428         unsigned long max_freeable;
429         unsigned long node_allocs;
430         unsigned long node_frees;
431         unsigned long node_overflow;
432         atomic_t allochit;
433         atomic_t allocmiss;
434         atomic_t freehit;
435         atomic_t freemiss;
436 #endif
437 #if DEBUG
438         /*
439          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
440          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
441          * object size including these internal fields, the following two
442          * variables contain the offset to the user object and its size.
443          */
444         int obj_offset;
445         int obj_size;
446 #endif
447 };
448
449 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
450 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
451
452 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
453 /*
454  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
455  * cpucache drain/refill cycles.
456  *
457  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
458  * which could lock up otherwise freeable slabs.
459  */
460 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
461 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
462
463 #if STATS
464 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
465 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
466 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
467 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
468 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
469 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
470         do {                                                            \
471                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
472                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
473         } while (0)
474 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
475 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
476 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
477 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
478 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
479         do {                                                            \
480                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
481                         (x)->max_freeable = i;                          \
482         } while (0)
483 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
484 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
485 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
486 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
487 #else
488 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
489 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
490 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
491 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
492 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
493 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
494 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
495 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
496 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
498 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
499 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
500 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
501 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
502 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
503 #endif
504
505 #include "slab_vs.h"
506
507 #if DEBUG
508
509 /*
510  * memory layout of objects:
511  * 0            : objp
512  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
513  *              the end of an object is aligned with the end of the real
514  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
515  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
516  *              redzone word.
517  * cachep->obj_offset: The real object.
518  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
519  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
520  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
521  */
522 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
523 {
524         return cachep->obj_offset;
525 }
526
527 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
528 {
529         return cachep->obj_size;
530 }
531
532 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
533 {
534         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
535         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
536 }
537
538 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
539 {
540         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
541         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
542                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
543                                          2 * BYTES_PER_WORD);
544         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
545 }
546
547 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
548 {
549         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
550         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
551 }
552
553 #else
554
555 #define obj_offset(x)                   0
556 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
557 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
558 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
559 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
560
561 #endif
562
563 /*
564  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
565  * order.
566  */
567 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
568 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
569 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
570 #elif defined(CONFIG_MMU)
571 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
572 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
573 #else
574 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
575 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
576 #endif
577
578 /*
579  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
580  */
581 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
582 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
583 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
584
585 /*
586  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
587  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
588  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
589  */
590 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
591 {
592         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
593 }
594
595 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
596 {
597         if (unlikely(PageCompound(page)))
598                 page = (struct page *)page_private(page);
599         BUG_ON(!PageSlab(page));
600         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
601 }
602
603 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
604 {
605         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
606 }
607
608 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
609 {
610         if (unlikely(PageCompound(page)))
611                 page = (struct page *)page_private(page);
612         BUG_ON(!PageSlab(page));
613         return (struct slab *)page->lru.prev;
614 }
615
616 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
617 {
618         struct page *page = virt_to_page(obj);
619         return page_get_cache(page);
620 }
621
622 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
623 {
624         struct page *page = virt_to_page(obj);
625         return page_get_slab(page);
626 }
627
628 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
629                                  unsigned int idx)
630 {
631         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
632 }
633
634 /*
635  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
636  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
637  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
638  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
639  */
640 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
641                                         const struct slab *slab, void *obj)
642 {
643         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
644         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
645 }
646
647 /*
648  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
649  */
650 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
651 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
652 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
653         CACHE(ULONG_MAX)
654 #undef CACHE
655 };
656 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
657
658 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
659 struct cache_names {
660         char *name;
661         char *name_dma;
662 };
663
664 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
665 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
666 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
667         {NULL,}
668 #undef CACHE
669 };
670
671 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
672     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
673 static struct arraycache_init initarray_generic =
674     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
675
676 /* internal cache of cache description objs */
677 static struct kmem_cache cache_cache = {
678         .batchcount = 1,
679         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
680         .shared = 1,
681         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
682         .name = "kmem_cache",
683 #if DEBUG
684         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
685 #endif
686 };
687
688 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
689
690 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
691
692 /*
693  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
694  * for other slabs "off slab".
695  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
696  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
697  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
698  *
699  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
700  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
701  * then comes back up during hotplug
702  */
703 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
704 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
705
706 static inline void init_lock_keys(void)
707
708 {
709         int q;
710         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
711
712         while (s->cs_size != ULONG_MAX) {
713                 for_each_node(q) {
714                         struct array_cache **alc;
715                         int r;
716                         struct kmem_list3 *l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
717                         if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
718                                 continue;
719                         lockdep_set_class(&l3->list_lock, &on_slab_l3_key);
720                         alc = l3->alien;
721                         /*
722                          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
723                          * should go away when common slab code is taught to
724                          * work even without alien caches.
725                          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
726                          * for alloc_alien_cache,
727                          */
728                         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
729                                 continue;
730                         for_each_node(r) {
731                                 if (alc[r])
732                                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock,
733                                              &on_slab_alc_key);
734                         }
735                 }
736                 s++;
737         }
738 }
739 #else
740 static inline void init_lock_keys(void)
741 {
742 }
743 #endif
744
745 /*
746  * 1. Guard access to the cache-chain.
747  * 2. Protect sanity of cpu_online_map against cpu hotplug events
748  */
749 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
750 static struct list_head cache_chain;
751
752 /*
753  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
754  * until the general caches are up.
755  */
756 static enum {
757         NONE,
758         PARTIAL_AC,
759         PARTIAL_L3,
760         FULL
761 } g_cpucache_up;
762
763 /*
764  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
765  */
766 int slab_is_available(void)
767 {
768         return g_cpucache_up == FULL;
769 }
770
771 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, reap_work);
772
773 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
774 {
775         return cachep->array[smp_processor_id()];
776 }
777
778 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
779                                                         gfp_t gfpflags)
780 {
781         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
782
783 #if DEBUG
784         /* This happens if someone tries to call
785          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
786          * the generic caches are initialized.
787          */
788         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
789 #endif
790         while (size > csizep->cs_size)
791                 csizep++;
792
793         /*
794          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
795          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
796          * for large kmalloc calls required.
797          */
798         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
799                 return csizep->cs_dmacachep;
800         return csizep->cs_cachep;
801 }
802
803 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
804 {
805         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
806 }
807
808 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
809 {
810         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
811 }
812
813 /*
814  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
815  */
816 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
817                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
818                            unsigned int *num)
819 {
820         int nr_objs;
821         size_t mgmt_size;
822         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
823
824         /*
825          * The slab management structure can be either off the slab or
826          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
827          * slab is used for:
828          *
829          * - The struct slab
830          * - One kmem_bufctl_t for each object
831          * - Padding to respect alignment of @align
832          * - @buffer_size bytes for each object
833          *
834          * If the slab management structure is off the slab, then the
835          * alignment will already be calculated into the size. Because
836          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
837          * correct alignment when allocated.
838          */
839         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
840                 mgmt_size = 0;
841                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
842
843                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
844                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
845         } else {
846                 /*
847                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
848                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
849                  * least @align. In the worst case, this result will
850                  * be one greater than the number of objects that fit
851                  * into the memory allocation when taking the padding
852                  * into account.
853                  */
854                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
855                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
856
857                 /*
858                  * This calculated number will be either the right
859                  * amount, or one greater than what we want.
860                  */
861                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
862                        > slab_size)
863                         nr_objs--;
864
865                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
866                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
867
868                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
869         }
870         *num = nr_objs;
871         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
872 }
873
874 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
875
876 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
877                         char *msg)
878 {
879         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
880                function, cachep->name, msg);
881         dump_stack();
882 }
883
884 /*
885  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
886  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
887  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
888  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
889  * line
890   */
891
892 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
893 static int __init noaliencache_setup(char *s)
894 {
895         use_alien_caches = 0;
896         return 1;
897 }
898 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
899
900 #ifdef CONFIG_NUMA
901 /*
902  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
903  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
904  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
905  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
906  */
907 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
908
909 static void init_reap_node(int cpu)
910 {
911         int node;
912
913         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
914         if (node == MAX_NUMNODES)
915                 node = first_node(node_online_map);
916
917         per_cpu(reap_node, cpu) = node;
918 }
919
920 static void next_reap_node(void)
921 {
922         int node = __get_cpu_var(reap_node);
923
924         /*
925          * Also drain per cpu pages on remote zones
926          */
927         if (node != numa_node_id())
928                 drain_node_pages(node);
929
930         node = next_node(node, node_online_map);
931         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
932                 node = first_node(node_online_map);
933         __get_cpu_var(reap_node) = node;
934 }
935
936 #else
937 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
938 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
939 #endif
940
941 /*
942  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
943  * via the workqueue/eventd.
944  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
945  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
946  * lock.
947  */
948 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
949 {
950         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
951
952         /*
953          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
954          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
955          * at that time.
956          */
957         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
958                 init_reap_node(cpu);
959                 INIT_DELAYED_WORK(reap_work, cache_reap);
960                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
961                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
962         }
963 }
964
965 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
966                                             int batchcount)
967 {
968         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
969         struct array_cache *nc = NULL;
970
971         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
972         if (nc) {
973                 nc->avail = 0;
974                 nc->limit = entries;
975                 nc->batchcount = batchcount;
976                 nc->touched = 0;
977                 spin_lock_init(&nc->lock);
978         }
979         return nc;
980 }
981
982 /*
983  * Transfer objects in one arraycache to another.
984  * Locking must be handled by the caller.
985  *
986  * Return the number of entries transferred.
987  */
988 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
989                 struct array_cache *from, unsigned int max)
990 {
991         /* Figure out how many entries to transfer */
992         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
993
994         if (!nr)
995                 return 0;
996
997         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
998                         sizeof(void *) *nr);
999
1000         from->avail -= nr;
1001         to->avail += nr;
1002         to->touched = 1;
1003         return nr;
1004 }
1005
1006 #ifndef CONFIG_NUMA
1007
1008 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1009 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1010
1011 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1012 {
1013         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1014 }
1015
1016 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1017 {
1018 }
1019
1020 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1021 {
1022         return 0;
1023 }
1024
1025 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1026                 gfp_t flags)
1027 {
1028         return NULL;
1029 }
1030
1031 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1032                  gfp_t flags, int nodeid)
1033 {
1034         return NULL;
1035 }
1036
1037 #else   /* CONFIG_NUMA */
1038
1039 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1040 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1041
1042 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1043 {
1044         struct array_cache **ac_ptr;
1045         int memsize = sizeof(void *) * MAX_NUMNODES;
1046         int i;
1047
1048         if (limit > 1)
1049                 limit = 12;
1050         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1051         if (ac_ptr) {
1052                 for_each_node(i) {
1053                         if (i == node || !node_online(i)) {
1054                                 ac_ptr[i] = NULL;
1055                                 continue;
1056                         }
1057                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
1058                         if (!ac_ptr[i]) {
1059                                 for (i--; i <= 0; i--)
1060                                         kfree(ac_ptr[i]);
1061                                 kfree(ac_ptr);
1062                                 return NULL;
1063                         }
1064                 }
1065         }
1066         return ac_ptr;
1067 }
1068
1069 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1070 {
1071         int i;
1072
1073         if (!ac_ptr)
1074                 return;
1075         for_each_node(i)
1076             kfree(ac_ptr[i]);
1077         kfree(ac_ptr);
1078 }
1079
1080 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1081                                 struct array_cache *ac, int node)
1082 {
1083         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1084
1085         if (ac->avail) {
1086                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1087                 /*
1088                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1089                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1090                  * into the free lists and getting them back later.
1091                  */
1092                 if (rl3->shared)
1093                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1094
1095                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1096                 ac->avail = 0;
1097                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1098         }
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1103  */
1104 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1105 {
1106         int node = __get_cpu_var(reap_node);
1107
1108         if (l3->alien) {
1109                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1110
1111                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1112                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1113                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1114                 }
1115         }
1116 }
1117
1118 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1119                                 struct array_cache **alien)
1120 {
1121         int i = 0;
1122         struct array_cache *ac;
1123         unsigned long flags;
1124
1125         for_each_online_node(i) {
1126                 ac = alien[i];
1127                 if (ac) {
1128                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1129                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1130                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1131                 }
1132         }
1133 }
1134
1135 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1136 {
1137         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1138         int nodeid = slabp->nodeid;
1139         struct kmem_list3 *l3;
1140         struct array_cache *alien = NULL;
1141         int node;
1142
1143         node = numa_node_id();
1144
1145         /*
1146          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1147          * cache on this cpu.
1148          */
1149         if (likely(slabp->nodeid == node) || unlikely(!use_alien_caches))
1150                 return 0;
1151
1152         l3 = cachep->nodelists[node];
1153         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1154         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1155                 alien = l3->alien[nodeid];
1156                 spin_lock(&alien->lock);
1157                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1158                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1159                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1160                 }
1161                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1162                 spin_unlock(&alien->lock);
1163         } else {
1164                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1165                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1166                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1167         }
1168         return 1;
1169 }
1170 #endif
1171
1172 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1173                                     unsigned long action, void *hcpu)
1174 {
1175         long cpu = (long)hcpu;
1176         struct kmem_cache *cachep;
1177         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1178         int node = cpu_to_node(cpu);
1179         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1180
1181         switch (action) {
1182         case CPU_UP_PREPARE:
1183                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1184                 /*
1185                  * We need to do this right in the beginning since
1186                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1187                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1188                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1189                  */
1190
1191                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1192                         /*
1193                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1194                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1195                          * node has not already allocated this
1196                          */
1197                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1198                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1199                                 if (!l3)
1200                                         goto bad;
1201                                 kmem_list3_init(l3);
1202                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1203                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1204
1205                                 /*
1206                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1207                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1208                                  * protection here.
1209                                  */
1210                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1211                         }
1212
1213                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1214                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1215                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1216                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1217                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1218                 }
1219
1220                 /*
1221                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1222                  * array caches
1223                  */
1224                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1225                         struct array_cache *nc;
1226                         struct array_cache *shared;
1227                         struct array_cache **alien = NULL;
1228
1229                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1230                                                 cachep->batchcount);
1231                         if (!nc)
1232                                 goto bad;
1233                         shared = alloc_arraycache(node,
1234                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1235                                         0xbaadf00d);
1236                         if (!shared)
1237                                 goto bad;
1238
1239                         if (use_alien_caches) {
1240                                 alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1241                                 if (!alien)
1242                                         goto bad;
1243                         }
1244                         cachep->array[cpu] = nc;
1245                         l3 = cachep->nodelists[node];
1246                         BUG_ON(!l3);
1247
1248                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1249                         if (!l3->shared) {
1250                                 /*
1251                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1252                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1253                                  */
1254                                 l3->shared = shared;
1255                                 shared = NULL;
1256                         }
1257 #ifdef CONFIG_NUMA
1258                         if (!l3->alien) {
1259                                 l3->alien = alien;
1260                                 alien = NULL;
1261                         }
1262 #endif
1263                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1264                         kfree(shared);
1265                         free_alien_cache(alien);
1266                 }
1267                 break;
1268         case CPU_ONLINE:
1269                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1270                 start_cpu_timer(cpu);
1271                 break;
1272 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1273         case CPU_DOWN_PREPARE:
1274                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1275                 break;
1276         case CPU_DOWN_FAILED:
1277                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1278                 break;
1279         case CPU_DEAD:
1280                 /*
1281                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1282                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1283                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1284                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1285                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1286                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1287                  */
1288                 /* fall thru */
1289 #endif
1290         case CPU_UP_CANCELED:
1291                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1292                         struct array_cache *nc;
1293                         struct array_cache *shared;
1294                         struct array_cache **alien;
1295                         cpumask_t mask;
1296
1297                         mask = node_to_cpumask(node);
1298                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1299                         nc = cachep->array[cpu];
1300                         cachep->array[cpu] = NULL;
1301                         l3 = cachep->nodelists[node];
1302
1303                         if (!l3)
1304                                 goto free_array_cache;
1305
1306                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1307
1308                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1309                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1310                         if (nc)
1311                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1312
1313                         if (!cpus_empty(mask)) {
1314                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1315                                 goto free_array_cache;
1316                         }
1317
1318                         shared = l3->shared;
1319                         if (shared) {
1320                                 free_block(cachep, l3->shared->entry,
1321                                            l3->shared->avail, node);
1322                                 l3->shared = NULL;
1323                         }
1324
1325                         alien = l3->alien;
1326                         l3->alien = NULL;
1327
1328                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1329
1330                         kfree(shared);
1331                         if (alien) {
1332                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1333                                 free_alien_cache(alien);
1334                         }
1335 free_array_cache:
1336                         kfree(nc);
1337                 }
1338                 /*
1339                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1340                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1341                  * shrink each nodelist to its limit.
1342                  */
1343                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1344                         l3 = cachep->nodelists[node];
1345                         if (!l3)
1346                                 continue;
1347                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1348                 }
1349                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1350                 break;
1351         }
1352         return NOTIFY_OK;
1353 bad:
1354         return NOTIFY_BAD;
1355 }
1356
1357 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1358         &cpuup_callback, NULL, 0
1359 };
1360
1361 /*
1362  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1363  */
1364 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1365                         int nodeid)
1366 {
1367         struct kmem_list3 *ptr;
1368
1369         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1370         BUG_ON(!ptr);
1371
1372         local_irq_disable();
1373         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1374         /*
1375          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1376          */
1377         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1378
1379         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1380         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1381         local_irq_enable();
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1386  * before smp_init().
1387  */
1388 void __init kmem_cache_init(void)
1389 {
1390         size_t left_over;
1391         struct cache_sizes *sizes;
1392         struct cache_names *names;
1393         int i;
1394         int order;
1395         int node;
1396
1397         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1398                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1399                 if (i < MAX_NUMNODES)
1400                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1401         }
1402
1403         /*
1404          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1405          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1406          */
1407         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1408                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1409
1410         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1411          * from caches that do not exist yet:
1412          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1413          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1414          *    cache_cache is statically allocated.
1415          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1416          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1417          *    array at the end of the bootstrap.
1418          * 2) Create the first kmalloc cache.
1419          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1420          *    An __init data area is used for the head array.
1421          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1422          *    head arrays.
1423          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1424          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1425          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1426          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1427          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1428          */
1429
1430         node = numa_node_id();
1431
1432         /* 1) create the cache_cache */
1433         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1434         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1435         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1436         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1437         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1438
1439         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1440                                         cache_line_size());
1441         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1442                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1443
1444         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1445                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1446                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1447                 if (cache_cache.num)
1448                         break;
1449         }
1450         BUG_ON(!cache_cache.num);
1451         cache_cache.gfporder = order;
1452         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1453         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1454                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1455
1456         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1457         sizes = malloc_sizes;
1458         names = cache_names;
1459
1460         /*
1461          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1462          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1463          * bug.
1464          */
1465
1466         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1467                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1468                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1469                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1470                                         NULL, NULL);
1471
1472         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1473                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1474                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1475                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1476                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1477                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1478                                 NULL, NULL);
1479         }
1480
1481         slab_early_init = 0;
1482
1483         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1484                 /*
1485                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1486                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1487                  * eliminates "false sharing".
1488                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1489                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1490                  */
1491                 if (!sizes->cs_cachep) {
1492                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1493                                         sizes->cs_size,
1494                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1495                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1496                                         NULL, NULL);
1497                 }
1498
1499                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(names->name_dma,
1500                                         sizes->cs_size,
1501                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1502                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1503                                                 SLAB_PANIC,
1504                                         NULL, NULL);
1505                 sizes++;
1506                 names++;
1507         }
1508         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1509         {
1510                 struct array_cache *ptr;
1511
1512                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1513
1514                 local_irq_disable();
1515                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1516                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1517                        sizeof(struct arraycache_init));
1518                 /*
1519                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1520                  */
1521                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1522
1523                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1524                 local_irq_enable();
1525
1526                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1527
1528                 local_irq_disable();
1529                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1530                        != &initarray_generic.cache);
1531                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1532                        sizeof(struct arraycache_init));
1533                 /*
1534                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1535                  */
1536                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1537
1538                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1539                     ptr;
1540                 local_irq_enable();
1541         }
1542         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1543         {
1544                 int nid;
1545
1546                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1547                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE], node);
1548
1549                 for_each_online_node(nid) {
1550                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1551                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1552
1553                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1554                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1555                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1556                         }
1557                 }
1558         }
1559
1560         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1561         {
1562                 struct kmem_cache *cachep;
1563                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1564                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1565                         if (enable_cpucache(cachep))
1566                                 BUG();
1567                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1568         }
1569
1570         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1571         init_lock_keys();
1572
1573
1574         /* Done! */
1575         g_cpucache_up = FULL;
1576
1577         /*
1578          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1579          * cpu_cache_get for all new cpus
1580          */
1581         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1582
1583         /*
1584          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1585          * of the kernel is not yet operational.
1586          */
1587 }
1588
1589 static int __init cpucache_init(void)
1590 {
1591         int cpu;
1592
1593         /*
1594          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1595          */
1596         for_each_online_cpu(cpu)
1597                 start_cpu_timer(cpu);
1598         return 0;
1599 }
1600 __initcall(cpucache_init);
1601
1602 /*
1603  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1604  *
1605  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1606  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1607  * would be relatively rare and ignorable.
1608  */
1609 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1610 {
1611         struct page *page;
1612         int nr_pages;
1613         int i;
1614
1615 #ifndef CONFIG_MMU
1616         /*
1617          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1618          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1619          */
1620         flags |= __GFP_COMP;
1621 #endif
1622
1623         flags |= cachep->gfpflags;
1624
1625         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1626         if (!page)
1627                 return NULL;
1628
1629         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1630         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1631                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1632                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1633         else
1634                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1635                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1636         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1637                 __SetPageSlab(page + i);
1638         return page_address(page);
1639 }
1640
1641 /*
1642  * Interface to system's page release.
1643  */
1644 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1645 {
1646         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1647         struct page *page = virt_to_page(addr);
1648         const unsigned long nr_freed = i;
1649
1650         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1651                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1652                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1653         else
1654                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1655                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1656         while (i--) {
1657                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1658                 __ClearPageSlab(page);
1659                 page++;
1660         }
1661         if (current->reclaim_state)
1662                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1663         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1664 }
1665
1666 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1667 {
1668         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1669         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1670
1671         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1672         if (OFF_SLAB(cachep))
1673                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1674 }
1675
1676 #if DEBUG
1677
1678 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1679 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1680                             unsigned long caller)
1681 {
1682         int size = obj_size(cachep);
1683
1684         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1685
1686         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1687                 return;
1688
1689         *addr++ = 0x12345678;
1690         *addr++ = caller;
1691         *addr++ = smp_processor_id();
1692         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1693         {
1694                 unsigned long *sptr = &caller;
1695                 unsigned long svalue;
1696
1697                 while (!kstack_end(sptr)) {
1698                         svalue = *sptr++;
1699                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1700                                 *addr++ = svalue;
1701                                 size -= sizeof(unsigned long);
1702                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1703                                         break;
1704                         }
1705                 }
1706
1707         }
1708         *addr++ = 0x87654321;
1709 }
1710 #endif
1711
1712 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1713 {
1714         int size = obj_size(cachep);
1715         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1716
1717         memset(addr, val, size);
1718         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1719 }
1720
1721 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1722 {
1723         int i;
1724         unsigned char error = 0;
1725         int bad_count = 0;
1726
1727         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1728         for (i = 0; i < limit; i++) {
1729                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1730                         error = data[offset + i];
1731                         bad_count++;
1732                 }
1733                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1734         }
1735         printk("\n");
1736
1737         if (bad_count == 1) {
1738                 error ^= POISON_FREE;
1739                 if (!(error & (error - 1))) {
1740                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1741                                         "bad RAM.\n");
1742 #ifdef CONFIG_X86
1743                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1744                                         "test tool.\n");
1745 #else
1746                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1747 #endif
1748                 }
1749         }
1750 }
1751 #endif
1752
1753 #if DEBUG
1754
1755 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1756 {
1757         int i, size;
1758         char *realobj;
1759
1760         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1761                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1762                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1763                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1764         }
1765
1766         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1767                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1768                         *dbg_userword(cachep, objp));
1769                 print_symbol("(%s)",
1770                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1771                 printk("\n");
1772         }
1773         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1774         size = obj_size(cachep);
1775         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1776                 int limit;
1777                 limit = 16;
1778                 if (i + limit > size)
1779                         limit = size - i;
1780                 dump_line(realobj, i, limit);
1781         }
1782 }
1783
1784 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1785 {
1786         char *realobj;
1787         int size, i;
1788         int lines = 0;
1789
1790         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1791         size = obj_size(cachep);
1792
1793         for (i = 0; i < size; i++) {
1794                 char exp = POISON_FREE;
1795                 if (i == size - 1)
1796                         exp = POISON_END;
1797                 if (realobj[i] != exp) {
1798                         int limit;
1799                         /* Mismatch ! */
1800                         /* Print header */
1801                         if (lines == 0) {
1802                                 printk(KERN_ERR
1803                                         "Slab corruption: (%s) start=%p, len=%d\n",
1804                                         print_tainted(), realobj, size);
1805                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1806                                 dump_stack();
1807                         }
1808                         /* Hexdump the affected line */
1809                         i = (i / 16) * 16;
1810                         limit = 16;
1811                         if (i + limit > size)
1812                                 limit = size - i;
1813                         dump_line(realobj, i, limit);
1814                         i += 16;
1815                         lines++;
1816                         /* Limit to 5 lines */
1817                         if (lines > 5)
1818                                 break;
1819                 }
1820         }
1821         if (lines != 0) {
1822                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1823                  * exist:
1824                  */
1825                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1826                 unsigned int objnr;
1827
1828                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1829                 if (objnr) {
1830                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1831                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1832                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1833                                realobj, size);
1834                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1835                 }
1836                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1837                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1838                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1839                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1840                                realobj, size);
1841                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1842                 }
1843         }
1844 }
1845 #endif
1846
1847 #if DEBUG
1848 /**
1849  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1850  * @cachep: cache pointer being destroyed
1851  * @slabp: slab pointer being destroyed
1852  *
1853  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1854  * destroyed.
1855  */
1856 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1857 {
1858         int i;
1859         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1860                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1861
1862                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1863 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1864                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1865                                         OFF_SLAB(cachep))
1866                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1867                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1868                         else
1869                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1870 #else
1871                         check_poison_obj(cachep, objp);
1872 #endif
1873                 }
1874                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1875                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1876                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1877                                            "was overwritten");
1878                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1879                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1880                                            "was overwritten");
1881                 }
1882                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1883                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1884         }
1885 }
1886 #else
1887 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1888 {
1889         if (cachep->dtor) {
1890                 int i;
1891                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1892                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1893                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1894                 }
1895         }
1896 }
1897 #endif
1898
1899 /**
1900  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1901  * @cachep: cache pointer being destroyed
1902  * @slabp: slab pointer being destroyed
1903  *
1904  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1905  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1906  * cache-lock is not held/needed.
1907  */
1908 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1909 {
1910         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1911
1912         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1913         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1914                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1915
1916                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1917                 slab_rcu->cachep = cachep;
1918                 slab_rcu->addr = addr;
1919                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1920         } else {
1921                 kmem_freepages(cachep, addr);
1922                 if (OFF_SLAB(cachep))
1923                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1924         }
1925 }
1926
1927 /*
1928  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1929  * size of kmem_list3.
1930  */
1931 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1932 {
1933         int node;
1934
1935         for_each_online_node(node) {
1936                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1937                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1938                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1939                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1940         }
1941 }
1942
1943 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1944 {
1945         int i;
1946         struct kmem_list3 *l3;
1947
1948         for_each_online_cpu(i)
1949             kfree(cachep->array[i]);
1950
1951         /* NUMA: free the list3 structures */
1952         for_each_online_node(i) {
1953                 l3 = cachep->nodelists[i];
1954                 if (l3) {
1955                         kfree(l3->shared);
1956                         free_alien_cache(l3->alien);
1957                         kfree(l3);
1958                 }
1959         }
1960         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1961 }
1962
1963
1964 /**
1965  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1966  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1967  * @size: size of objects to be created in this cache.
1968  * @align: required alignment for the objects.
1969  * @flags: slab allocation flags
1970  *
1971  * Also calculates the number of objects per slab.
1972  *
1973  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1974  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1975  * towards high-order requests, this should be changed.
1976  */
1977 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1978                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1979 {
1980         unsigned long offslab_limit;
1981         size_t left_over = 0;
1982         int gfporder;
1983
1984         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
1985                 unsigned int num;
1986                 size_t remainder;
1987
1988                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1989                 if (!num)
1990                         continue;
1991
1992                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1993                         /*
1994                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1995                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
1996                          * looping condition in cache_grow().
1997                          */
1998                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
1999                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2000
2001                         if (num > offslab_limit)
2002                                 break;
2003                 }
2004
2005                 /* Found something acceptable - save it away */
2006                 cachep->num = num;
2007                 cachep->gfporder = gfporder;
2008                 left_over = remainder;
2009
2010                 /*
2011                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2012                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2013                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2014                  */
2015                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2016                         break;
2017
2018                 /*
2019                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2020                  * currently bad for the gfp()s.
2021                  */
2022                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2023                         break;
2024
2025                 /*
2026                  * Acceptable internal fragmentation?
2027                  */
2028                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2029                         break;
2030         }
2031         return left_over;
2032 }
2033
2034 static int setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
2035 {
2036         if (g_cpucache_up == FULL)
2037                 return enable_cpucache(cachep);
2038
2039         if (g_cpucache_up == NONE) {
2040                 /*
2041                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2042                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2043                  * further caches will BUG().
2044                  */
2045                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2046
2047                 /*
2048                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2049                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2050                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2051                  */
2052                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2053                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2054                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2055                 else
2056                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2057         } else {
2058                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2059                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
2060
2061                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2062                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2063                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2064                 } else {
2065                         int node;
2066                         for_each_online_node(node) {
2067                                 cachep->nodelists[node] =
2068                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2069                                                 GFP_KERNEL, node);
2070                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2071                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2072                         }
2073                 }
2074         }
2075         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
2076                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2077                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2078
2079         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2080         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2081         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2082         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2083         cachep->batchcount = 1;
2084         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2085         return 0;
2086 }
2087
2088 /**
2089  * kmem_cache_create - Create a cache.
2090  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2091  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2092  * @align: The required alignment for the objects.
2093  * @flags: SLAB flags
2094  * @ctor: A constructor for the objects.
2095  * @dtor: A destructor for the objects.
2096  *
2097  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2098  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2099  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
2100  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
2101  *
2102  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2103  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2104  *
2105  * The flags are
2106  *
2107  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2108  * to catch references to uninitialised memory.
2109  *
2110  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2111  * for buffer overruns.
2112  *
2113  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2114  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2115  * as davem.
2116  */
2117 struct kmem_cache *
2118 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2119         unsigned long flags,
2120         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
2121         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
2122 {
2123         size_t left_over, slab_size, ralign;
2124         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2125
2126         /*
2127          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2128          */
2129         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2130             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
2131                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
2132                                 name);
2133                 BUG();
2134         }
2135
2136         /*
2137          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2138          * cpu_online_map as well.  Please see cpuup_callback
2139          */
2140         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2141
2142         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2143                 char tmp;
2144                 int res;
2145
2146                 /*
2147                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2148                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2149                  * area of the module.  Print a warning.
2150                  */
2151                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2152                 if (res) {
2153                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2154                                pc->buffer_size);
2155                         continue;
2156                 }
2157
2158                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2159                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2160                         dump_stack();
2161                         goto oops;
2162                 }
2163         }
2164
2165 #if DEBUG
2166         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2167         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2168                 /* No constructor, but inital state check requested */
2169                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2170                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2171                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2172         }
2173 #if FORCED_DEBUG
2174         /*
2175          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2176          * large objects, if the increased size would increase the object size
2177          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2178          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2179          */
2180         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2181                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2182         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2183                 flags |= SLAB_POISON;
2184 #endif
2185         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2186                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2187 #endif
2188         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2189                 BUG_ON(dtor);
2190
2191         /*
2192          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2193          * isn't available.
2194          */
2195         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2196
2197         /*
2198          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2199          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2200          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2201          */
2202         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2203                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2204                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2205         }
2206
2207         /* calculate the final buffer alignment: */
2208
2209         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2210         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2211                 /*
2212                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2213                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2214                  * one cacheline.
2215                  */
2216                 ralign = cache_line_size();
2217                 while (size <= ralign / 2)
2218                         ralign /= 2;
2219         } else {
2220                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2221         }
2222
2223         /*
2224          * Redzoning and user store require word alignment. Note this will be
2225          * overridden by architecture or caller mandated alignment if either
2226          * is greater than BYTES_PER_WORD.
2227          */
2228         if (flags & SLAB_RED_ZONE || flags & SLAB_STORE_USER)
2229                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2230
2231         /* 2) arch mandated alignment */
2232         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2233                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2234         }
2235         /* 3) caller mandated alignment */
2236         if (ralign < align) {
2237                 ralign = align;
2238         }
2239         /* disable debug if necessary */
2240         if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2241                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2242         /*
2243          * 4) Store it.
2244          */
2245         align = ralign;
2246
2247         /* Get cache's description obj. */
2248         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, GFP_KERNEL);
2249         if (!cachep)
2250                 goto oops;
2251
2252 #if DEBUG
2253         cachep->obj_size = size;
2254
2255         /*
2256          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2257          * into align above.
2258          */
2259         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2260                 /* add space for red zone words */
2261                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2262                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2263         }
2264         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2265                 /* user store requires one word storage behind the end of
2266                  * the real object.
2267                  */
2268                 size += BYTES_PER_WORD;
2269         }
2270 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2271         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2272             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2273                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2274                 size = PAGE_SIZE;
2275         }
2276 #endif
2277 #endif
2278
2279         /*
2280          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2281          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2282          * it too early on.)
2283          */
2284         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2285                 /*
2286                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2287                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2288                  */
2289                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2290
2291         size = ALIGN(size, align);
2292
2293         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2294
2295         if (!cachep->num) {
2296                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2297                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2298                 cachep = NULL;
2299                 goto oops;
2300         }
2301         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2302                           + sizeof(struct slab), align);
2303
2304         /*
2305          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2306          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2307          */
2308         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2309                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2310                 left_over -= slab_size;
2311         }
2312
2313         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2314                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2315                 slab_size =
2316                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2317         }
2318
2319         cachep->colour_off = cache_line_size();
2320         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2321         if (cachep->colour_off < align)
2322                 cachep->colour_off = align;
2323         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2324         cachep->slab_size = slab_size;
2325         cachep->flags = flags;
2326         cachep->gfpflags = 0;
2327         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2328                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2329         cachep->buffer_size = size;
2330         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2331
2332         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2333                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2334                 /*
2335                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2336                  * But since we go off slab only for object size greater than
2337                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2338                  * this should not happen at all.
2339                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2340                  */
2341                 BUG_ON(!cachep->slabp_cache);
2342         }
2343         cachep->ctor = ctor;
2344         cachep->dtor = dtor;
2345         cachep->name = name;
2346
2347         if (setup_cpu_cache(cachep)) {
2348                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2349                 cachep = NULL;
2350                 goto oops;
2351         }
2352
2353         /* cache setup completed, link it into the list */
2354         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2355 oops:
2356         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2357                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2358                       name);
2359         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2360         return cachep;
2361 }
2362 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2363
2364 #if DEBUG
2365 static void check_irq_off(void)
2366 {
2367         BUG_ON(!irqs_disabled());
2368 }
2369
2370 static void check_irq_on(void)
2371 {
2372         BUG_ON(irqs_disabled());
2373 }
2374
2375 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2376 {
2377 #ifdef CONFIG_SMP
2378         check_irq_off();
2379         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2380 #endif
2381 }
2382
2383 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2384 {
2385 #ifdef CONFIG_SMP
2386         check_irq_off();
2387         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2388 #endif
2389 }
2390
2391 #else
2392 #define check_irq_off() do { } while(0)
2393 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2394 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2395 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2396 #endif
2397
2398 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2399                         struct array_cache *ac,
2400                         int force, int node);
2401
2402 static void do_drain(void *arg)
2403 {
2404         struct kmem_cache *cachep = arg;
2405         struct array_cache *ac;
2406         int node = numa_node_id();
2407
2408         check_irq_off();
2409         ac = cpu_cache_get(cachep);
2410         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2411         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2412         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2413         ac->avail = 0;
2414 }
2415
2416 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2417 {
2418         struct kmem_list3 *l3;
2419         int node;
2420
2421         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2422         check_irq_on();
2423         for_each_online_node(node) {
2424                 l3 = cachep->nodelists[node];
2425                 if (l3 && l3->alien)
2426                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2427         }
2428
2429         for_each_online_node(node) {
2430                 l3 = cachep->nodelists[node];
2431                 if (l3)
2432                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2433         }
2434 }
2435
2436 /*
2437  * Remove slabs from the list of free slabs.
2438  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2439  *
2440  * Returns the actual number of slabs released.
2441  */
2442 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2443                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2444 {
2445         struct list_head *p;
2446         int nr_freed;
2447         struct slab *slabp;
2448
2449         nr_freed = 0;
2450         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2451
2452                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2453                 p = l3->slabs_free.prev;
2454                 if (p == &l3->slabs_free) {
2455                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2456                         goto out;
2457                 }
2458
2459                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2460 #if DEBUG
2461                 BUG_ON(slabp->inuse);
2462 #endif
2463                 list_del(&slabp->list);
2464                 /*
2465                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2466                  * to the cache.
2467                  */
2468                 l3->free_objects -= cache->num;
2469                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2470                 slab_destroy(cache, slabp);
2471                 nr_freed++;
2472         }
2473 out:
2474         return nr_freed;
2475 }
2476
2477 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2478 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2479 {
2480         int ret = 0, i = 0;
2481         struct kmem_list3 *l3;
2482
2483         drain_cpu_caches(cachep);
2484
2485         check_irq_on();
2486         for_each_online_node(i) {
2487                 l3 = cachep->nodelists[i];
2488                 if (!l3)
2489                         continue;
2490
2491                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2492
2493                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2494                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2495         }
2496         return (ret ? 1 : 0);
2497 }
2498
2499 /**
2500  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2501  * @cachep: The cache to shrink.
2502  *
2503  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2504  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2505  */
2506 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2507 {
2508         int ret;
2509         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2510
2511         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2512         ret = __cache_shrink(cachep);
2513         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2514         return ret;
2515 }
2516 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2517
2518 /**
2519  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2520  * @cachep: the cache to destroy
2521  *
2522  * Remove a struct kmem_cache object from the slab cache.
2523  *
2524  * It is expected this function will be called by a module when it is
2525  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2526  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2527  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2528  *
2529  * The cache must be empty before calling this function.
2530  *
2531  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2532  * during the kmem_cache_destroy().
2533  */
2534 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2535 {
2536         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2537
2538         /* Find the cache in the chain of caches. */
2539         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2540         /*
2541          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2542          */
2543         list_del(&cachep->next);
2544         if (__cache_shrink(cachep)) {
2545                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2546                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2547                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2548                 return;
2549         }
2550
2551         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2552                 synchronize_rcu();
2553
2554         __kmem_cache_destroy(cachep);
2555         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2556 }
2557 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2558
2559 /*
2560  * Get the memory for a slab management obj.
2561  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2562  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2563  * come from the same cache which is getting created because,
2564  * when we are searching for an appropriate cache for these
2565  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2566  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2567  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2568  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2569  */
2570 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2571                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2572                                    int nodeid)
2573 {
2574         struct slab *slabp;
2575
2576         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2577                 /* Slab management obj is off-slab. */
2578                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2579                                               local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2580                 if (!slabp)
2581                         return NULL;
2582         } else {
2583                 slabp = objp + colour_off;
2584                 colour_off += cachep->slab_size;
2585         }
2586         slabp->inuse = 0;
2587         slabp->colouroff = colour_off;
2588         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2589         slabp->nodeid = nodeid;
2590         return slabp;
2591 }
2592
2593 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2594 {
2595         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2596 }
2597
2598 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2599                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2600 {
2601         int i;
2602
2603         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2604                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2605 #if DEBUG
2606                 /* need to poison the objs? */
2607                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2608                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2609                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2610                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2611
2612                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2613                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2614                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2615                 }
2616                 /*
2617                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2618                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2619                  * They must also be threaded.
2620                  */
2621                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2622                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2623                                      ctor_flags);
2624
2625                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2626                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2627                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2628                                            " end of an object");
2629                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2630                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2631                                            " start of an object");
2632                 }
2633                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2634                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2635                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2636                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2637 #else
2638                 if (cachep->ctor)
2639                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2640 #endif
2641                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2642         }
2643         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2644         slabp->free = 0;
2645 }
2646
2647 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2648 {
2649         if (flags & GFP_DMA)
2650                 BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2651         else
2652                 BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2653 }
2654
2655 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2656                                 int nodeid)
2657 {
2658         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2659         kmem_bufctl_t next;
2660
2661         slabp->inuse++;
2662         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2663 #if DEBUG
2664         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2665         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2666 #endif
2667         slabp->free = next;
2668
2669         return objp;
2670 }
2671
2672 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2673                                 void *objp, int nodeid)
2674 {
2675         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2676
2677 #if DEBUG
2678         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2679         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2680
2681         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2682                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2683                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2684                 BUG();
2685         }
2686 #endif
2687         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2688         slabp->free = objnr;
2689         slabp->inuse--;
2690 }
2691
2692 /*
2693  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2694  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2695  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2696  */
2697 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2698                            void *addr)
2699 {
2700         int nr_pages;
2701         struct page *page;
2702
2703         page = virt_to_page(addr);
2704
2705         nr_pages = 1;
2706         if (likely(!PageCompound(page)))
2707                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2708
2709         do {
2710                 page_set_cache(page, cache);
2711                 page_set_slab(page, slab);
2712                 page++;
2713         } while (--nr_pages);
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2718  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2719  */
2720 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2721                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2722 {
2723         struct slab *slabp;
2724         size_t offset;
2725         gfp_t local_flags;
2726         unsigned long ctor_flags;
2727         struct kmem_list3 *l3;
2728
2729         /*
2730          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2731          * critical path in kmem_cache_alloc().
2732          */
2733         BUG_ON(flags & ~(GFP_DMA | GFP_LEVEL_MASK | __GFP_NO_GROW));
2734         if (flags & __GFP_NO_GROW)
2735                 return 0;
2736
2737         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2738         local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
2739         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2740                 /*
2741                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2742                  * this - it might need to know...
2743                  */
2744                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2745
2746         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2747         check_irq_off();
2748         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2749         spin_lock(&l3->list_lock);
2750
2751         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2752         offset = l3->colour_next;
2753         l3->colour_next++;
2754         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2755                 l3->colour_next = 0;
2756         spin_unlock(&l3->list_lock);
2757
2758         offset *= cachep->colour_off;
2759
2760         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2761                 local_irq_enable();
2762
2763         /*
2764          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2765          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2766          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2767          * will eventually be caught here (where it matters).
2768          */
2769         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2770
2771         /*
2772          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2773          * 'nodeid'.
2774          */
2775         if (!objp)
2776                 objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2777         if (!objp)
2778                 goto failed;
2779
2780         /* Get slab management. */
2781         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2782                         local_flags & ~GFP_THISNODE, nodeid);
2783         if (!slabp)
2784                 goto opps1;
2785
2786         slabp->nodeid = nodeid;
2787         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2788
2789         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2790
2791         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2792                 local_irq_disable();
2793         check_irq_off();
2794         spin_lock(&l3->list_lock);
2795
2796         /* Make slab active. */
2797         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2798         STATS_INC_GROWN(cachep);
2799         l3->free_objects += cachep->num;
2800         spin_unlock(&l3->list_lock);
2801         return 1;
2802 opps1:
2803         kmem_freepages(cachep, objp);
2804 failed:
2805         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2806                 local_irq_disable();
2807         return 0;
2808 }
2809
2810 #if DEBUG
2811
2812 /*
2813  * Perform extra freeing checks:
2814  * - detect bad pointers.
2815  * - POISON/RED_ZONE checking
2816  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2817  */
2818 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2819 {
2820         struct page *page;
2821
2822         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2823                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2824                        (unsigned long)objp);
2825                 BUG();
2826         }
2827         page = virt_to_page(objp);
2828         if (!PageSlab(page)) {
2829                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: bad ptr %lxh.\n",
2830                        (unsigned long)objp);
2831                 BUG();
2832         }
2833 }
2834
2835 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2836 {
2837         unsigned long redzone1, redzone2;
2838
2839         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2840         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2841
2842         /*
2843          * Redzone is ok.
2844          */
2845         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2846                 return;
2847
2848         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2849                 slab_error(cache, "double free detected");
2850         else
2851                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2852
2853         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx.\n",
2854                         obj, redzone1, redzone2);
2855 }
2856
2857 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2858                                    void *caller)
2859 {
2860         struct page *page;
2861         unsigned int objnr;
2862         struct slab *slabp;
2863
2864         objp -= obj_offset(cachep);
2865         kfree_debugcheck(objp);
2866         page = virt_to_page(objp);
2867
2868         slabp = page_get_slab(page);
2869
2870         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2871                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2872                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2873                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2874         }
2875         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2876                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2877
2878         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2879
2880         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2881         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2882
2883         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2884                 /*
2885                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2886                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2887                  * the cache-lock held.
2888                  */
2889                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2890                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2891         }
2892         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2893                 /* we want to cache poison the object,
2894                  * call the destruction callback
2895                  */
2896                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2897         }
2898 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2899         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2900 #endif
2901         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2902 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2903                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2904                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2905                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2906                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2907                 } else {
2908                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2909                 }
2910 #else
2911                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2912 #endif
2913         }
2914         return objp;
2915 }
2916
2917 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2918 {
2919         kmem_bufctl_t i;
2920         int entries = 0;
2921
2922         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2923         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2924                 entries++;
2925                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2926                         goto bad;
2927         }
2928         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2929 bad:
2930                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2931                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2932                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2933                 for (i = 0;
2934                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2935                      i++) {
2936                         if (i % 16 == 0)
2937                                 printk("\n%03x:", i);
2938                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2939                 }
2940                 printk("\n");
2941                 BUG();
2942         }
2943 }
2944 #else
2945 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2946 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2947 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2948 #endif
2949
2950 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2951 {
2952         int batchcount;
2953         struct kmem_list3 *l3;
2954         struct array_cache *ac;
2955         int node;
2956
2957         node = numa_node_id();
2958
2959         check_irq_off();
2960         ac = cpu_cache_get(cachep);
2961 retry:
2962         batchcount = ac->batchcount;
2963         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2964                 /*
2965                  * If there was little recent activity on this cache, then
2966                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2967                  * refill bouncing.
2968                  */
2969                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2970         }
2971         l3 = cachep->nodelists[node];
2972
2973         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2974         spin_lock(&l3->list_lock);
2975
2976         /* See if we can refill from the shared array */
2977         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2978                 goto alloc_done;
2979
2980         while (batchcount > 0) {
2981                 struct list_head *entry;
2982                 struct slab *slabp;
2983                 /* Get slab alloc is to come from. */
2984                 entry = l3->slabs_partial.next;
2985                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2986                         l3->free_touched = 1;
2987                         entry = l3->slabs_free.next;
2988                         if (entry == &l3->slabs_free)
2989                                 goto must_grow;
2990                 }
2991
2992                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2993                 check_slabp(cachep, slabp);
2994                 check_spinlock_acquired(cachep);
2995                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2996                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2997                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2998                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2999
3000                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3001                                                             node);
3002                 }
3003                 check_slabp(cachep, slabp);
3004
3005                 /* move slabp to correct slabp list: */
3006                 list_del(&slabp->list);
3007                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3008                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3009                 else
3010                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3011         }
3012
3013 must_grow:
3014         l3->free_objects -= ac->avail;
3015 alloc_done:
3016         spin_unlock(&l3->list_lock);
3017
3018         if (unlikely(!ac->avail)) {
3019                 int x;
3020                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3021
3022                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3023                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3024                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3025                         return NULL;
3026
3027                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3028                         goto retry;
3029         }
3030         ac->touched = 1;
3031         return ac->entry[--ac->avail];
3032 }
3033
3034 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3035                                                 gfp_t flags)
3036 {
3037         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3038 #if DEBUG
3039         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3040 #endif
3041 }
3042
3043 #if DEBUG
3044 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3045                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3046 {
3047         if (!objp)
3048                 return objp;
3049         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3050 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3051                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3052                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3053                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3054                 else
3055                         check_poison_obj(cachep, objp);
3056 #else
3057                 check_poison_obj(cachep, objp);
3058 #endif
3059                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3060         }
3061         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3062                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3063
3064         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3065                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3066                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3067                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3068                                                 " object was overwritten");
3069                         printk(KERN_ERR
3070                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
3071                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3072                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3073                 }
3074                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3075                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3076         }
3077 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3078         {
3079                 struct slab *slabp;
3080                 unsigned objnr;
3081
3082                 slabp = page_get_slab(virt_to_page(objp));
3083                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3084                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3085         }
3086 #endif
3087         objp += obj_offset(cachep);
3088         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
3089                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
3090
3091                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
3092                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
3093
3094                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
3095         }
3096 #if ARCH_SLAB_MINALIGN
3097         if ((u32)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1)) {
3098                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3099                        objp, ARCH_SLAB_MINALIGN);
3100         }
3101 #endif
3102         return objp;
3103 }
3104 #else
3105 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3106 #endif
3107
3108 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
3109
3110 static struct failslab_attr {
3111
3112         struct fault_attr attr;
3113
3114         u32 ignore_gfp_wait;
3115 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3116         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
3117 #endif
3118
3119 } failslab = {
3120         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3121         .ignore_gfp_wait = 1,
3122 };
3123
3124 static int __init setup_failslab(char *str)
3125 {
3126         return setup_fault_attr(&failslab.attr, str);
3127 }
3128 __setup("failslab=", setup_failslab);
3129
3130 static int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3131 {
3132         if (cachep == &cache_cache)
3133                 return 0;
3134         if (flags & __GFP_NOFAIL)
3135                 return 0;
3136         if (failslab.ignore_gfp_wait && (flags & __GFP_WAIT))
3137                 return 0;
3138
3139         return should_fail(&failslab.attr, obj_size(cachep));
3140 }
3141
3142 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3143
3144 static int __init failslab_debugfs(void)
3145 {
3146         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
3147         struct dentry *dir;
3148         int err;
3149
3150         err = init_fault_attr_dentries(&failslab.attr, "failslab");
3151         if (err)
3152                 return err;
3153         dir = failslab.attr.dentries.dir;
3154
3155         failslab.ignore_gfp_wait_file =
3156                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3157                                       &failslab.ignore_gfp_wait);
3158
3159         if (!failslab.ignore_gfp_wait_file) {
3160                 err = -ENOMEM;
3161                 debugfs_remove(failslab.ignore_gfp_wait_file);
3162                 cleanup_fault_attr_dentries(&failslab.attr);
3163         }
3164
3165         return err;
3166 }
3167
3168 late_initcall(failslab_debugfs);
3169
3170 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3171
3172 #else /* CONFIG_FAILSLAB */
3173
3174 static inline int should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3175 {
3176         return 0;
3177 }
3178
3179 #endif /* CONFIG_FAILSLAB */
3180
3181 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3182 {
3183         void *objp;
3184         struct array_cache *ac;
3185
3186         check_irq_off();
3187
3188         if (should_failslab(cachep, flags))
3189                 return NULL;
3190
3191         ac = cpu_cache_get(cachep);
3192         if (likely(ac->avail)) {
3193                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3194                 ac->touched = 1;
3195                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3196         } else {
3197                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3198                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3199         }
3200         return objp;
3201 }
3202
3203 static __always_inline void *__cache_alloc(struct kmem_cache *cachep,
3204                                                 gfp_t flags, void *caller)
3205 {
3206         unsigned long save_flags;
3207         void *objp = NULL;
3208
3209         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3210
3211         local_irq_save(save_flags);
3212
3213         if (unlikely(NUMA_BUILD &&
3214                         current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY)))
3215                 objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
3216
3217         if (!objp)
3218                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3219         /*
3220          * We may just have run out of memory on the local node.
3221          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3222          */
3223         if (NUMA_BUILD && !objp)
3224                 objp = ____cache_alloc_node(cachep, flags, numa_node_id());
3225
3226         vx_slab_alloc(cachep, flags);
3227         local_irq_restore(save_flags);
3228         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp,
3229                                             caller);
3230         prefetchw(objp);
3231         return objp;
3232 }
3233
3234 #ifdef CONFIG_NUMA
3235 /*
3236  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3237  *
3238  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3239  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3240  */
3241 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3242 {
3243         int nid_alloc, nid_here;
3244
3245         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3246                 return NULL;
3247         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
3248         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3249                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
3250         else if (current->mempolicy)
3251                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3252         if (nid_alloc != nid_here)
3253                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3254         return NULL;
3255 }
3256
3257 /*
3258  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3259  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3260  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3261  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3262  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3263  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3264  */
3265 void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3266 {
3267         struct zonelist *zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
3268                                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
3269         struct zone **z;
3270         void *obj = NULL;
3271         int nid;
3272         gfp_t local_flags = (flags & GFP_LEVEL_MASK);
3273
3274 retry:
3275         /*
3276          * Look through allowed nodes for objects available
3277          * from existing per node queues.
3278          */
3279         for (z = zonelist->zones; *z && !obj; z++) {
3280                 nid = zone_to_nid(*z);
3281
3282                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
3283                         cache->nodelists[nid] &&
3284                         cache->nodelists[nid]->free_objects)
3285                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3286                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3287         }
3288
3289         if (!obj && !(flags & __GFP_NO_GROW)) {
3290                 /*
3291                  * This allocation will be performed within the constraints
3292                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3293                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3294                  * set and go into memory reserves if necessary.
3295                  */
3296                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3297                         local_irq_enable();
3298                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3299                 obj = kmem_getpages(cache, flags, -1);
3300                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3301                         local_irq_disable();
3302                 if (obj) {
3303                         /*
3304                          * Insert into the appropriate per node queues
3305                          */
3306                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3307                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3308                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3309                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3310                                 if (!obj)
3311                                         /*
3312                                          * Another processor may allocate the
3313                                          * objects in the slab since we are
3314                                          * not holding any locks.
3315                                          */
3316                                         goto retry;
3317                         } else {
3318                                 /* cache_grow already freed obj */
3319                                 obj = NULL;
3320                         }
3321                 }
3322         }
3323         return obj;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * A interface to enable slab creation on nodeid
3328  */
3329 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3330                                 int nodeid)
3331 {
3332         struct list_head *entry;
3333         struct slab *slabp;
3334         struct kmem_list3 *l3;
3335         void *obj;
3336         int x;
3337
3338         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3339         BUG_ON(!l3);
3340
3341 retry:
3342         check_irq_off();
3343         spin_lock(&l3->list_lock);
3344         entry = l3->slabs_partial.next;
3345         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3346                 l3->free_touched = 1;
3347                 entry = l3->slabs_free.next;
3348                 if (entry == &l3->slabs_free)
3349                         goto must_grow;
3350         }
3351
3352         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3353         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3354         check_slabp(cachep, slabp);
3355
3356         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3357         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3358         STATS_SET_HIGH(cachep);
3359
3360         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3361
3362         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3363         check_slabp(cachep, slabp);
3364         vx_slab_alloc(cachep, flags);
3365         l3->free_objects--;
3366         /* move slabp to correct slabp list: */
3367         list_del(&slabp->list);
3368
3369         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3370                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3371         else
3372                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3373
3374         spin_unlock(&l3->list_lock);
3375         goto done;
3376
3377 must_grow:
3378         spin_unlock(&l3->list_lock);
3379         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3380         if (x)
3381                 goto retry;
3382
3383         if (!(flags & __GFP_THISNODE))
3384                 /* Unable to grow the cache. Fall back to other nodes. */
3385                 return fallback_alloc(cachep, flags);
3386
3387         return NULL;
3388
3389 done:
3390         return obj;
3391 }
3392 #endif
3393
3394 /*
3395  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3396  */
3397 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3398                        int node)
3399 {
3400         int i;
3401         struct kmem_list3 *l3;
3402
3403         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3404                 void *objp = objpp[i];
3405                 struct slab *slabp;
3406
3407                 slabp = virt_to_slab(objp);
3408                 l3 = cachep->nodelists[node];
3409                 list_del(&slabp->list);
3410                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3411                 check_slabp(cachep, slabp);
3412                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3413                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3414                 l3->free_objects++;
3415                 check_slabp(cachep, slabp);
3416
3417                 /* fixup slab chains */
3418                 if (slabp->inuse == 0) {
3419                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3420                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3421                                 /* No need to drop any previously held
3422                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3423                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3424                                  * a different cache, refer to comments before
3425                                  * alloc_slabmgmt.
3426                                  */
3427                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3428                         } else {
3429                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3430                         }
3431                 } else {
3432                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3433                          * partial list on free - maximum time for the
3434                          * other objects to be freed, too.
3435                          */
3436                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3437                 }
3438         }
3439 }
3440
3441 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3442 {
3443         int batchcount;
3444         struct kmem_list3 *l3;
3445         int node = numa_node_id();
3446
3447         batchcount = ac->batchcount;
3448 #if DEBUG
3449         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3450 #endif
3451         check_irq_off();
3452         l3 = cachep->nodelists[node];
3453         spin_lock(&l3->list_lock);
3454         if (l3->shared) {
3455                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3456                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3457                 if (max) {
3458                         if (batchcount > max)
3459                                 batchcount = max;
3460                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3461                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3462                         shared_array->avail += batchcount;
3463                         goto free_done;
3464                 }
3465         }
3466
3467         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3468 free_done:
3469 #if STATS
3470         {
3471                 int i = 0;
3472                 struct list_head *p;
3473
3474                 p = l3->slabs_free.next;
3475                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3476                         struct slab *slabp;
3477
3478                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3479                         BUG_ON(slabp->inuse);
3480
3481                         i++;
3482                         p = p->next;
3483                 }
3484                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3485         }
3486 #endif
3487         spin_unlock(&l3->list_lock);
3488         ac->avail -= batchcount;
3489         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3490 }
3491
3492 /*
3493  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3494  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3495  */
3496 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3497 {
3498         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3499
3500         check_irq_off();
3501         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3502         vx_slab_free(cachep);
3503
3504         if (cache_free_alien(cachep, objp))
3505                 return;
3506
3507         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3508                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3509                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3510                 return;
3511         } else {
3512                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3513                 cache_flusharray(cachep, ac);
3514                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3515         }
3516 }
3517
3518 /**
3519  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3520  * @cachep: The cache to allocate from.
3521  * @flags: See kmalloc().
3522  *
3523  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3524  * if the cache has no available objects.
3525  */
3526 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3527 {
3528         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3529 }
3530 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3531
3532 /**
3533  * kmem_cache_zalloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3534  * @cache: The cache to allocate from.
3535  * @flags: See kmalloc().
3536  *
3537  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3538  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3539  */
3540 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3541 {
3542         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3543         if (ret)
3544                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3545         return ret;
3546 }
3547 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3548
3549 /**
3550  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3551  *      be a slab entry.
3552  * @cachep: the cache we're checking against
3553  * @ptr: pointer to validate
3554  *
3555  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3556  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3557  * part of the slab cache in question, but it at least
3558  * validates that the pointer can be dereferenced and
3559  * looks half-way sane.
3560  *
3561  * Currently only used for dentry validation.
3562  */
3563 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, const void *ptr)
3564 {
3565         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3566         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3567         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3568         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3569         struct page *page;
3570
3571         if (unlikely(addr < min_addr))
3572                 goto out;
3573         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3574                 goto out;
3575         if (unlikely(addr & align_mask))
3576                 goto out;
3577         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3578                 goto out;
3579         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3580                 goto out;
3581         page = virt_to_page(ptr);
3582         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3583                 goto out;
3584         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3585                 goto out;
3586         return 1;
3587 out:
3588         return 0;
3589 }
3590
3591 #ifdef CONFIG_NUMA
3592 /**
3593  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3594  * @cachep: The cache to allocate from.
3595  * @flags: See kmalloc().
3596  * @nodeid: node number of the target node.
3597  * @caller: return address of caller, used for debug information
3598  *
3599  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3600  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3601  *
3602  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3603  */
3604 static __always_inline void *
3605 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3606                 int nodeid, void *caller)
3607 {
3608         unsigned long save_flags;
3609         void *ptr = NULL;
3610
3611         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3612         local_irq_save(save_flags);
3613
3614         if (unlikely(nodeid == -1))
3615                 nodeid = numa_node_id();
3616
3617         if (likely(cachep->nodelists[nodeid])) {
3618                 if (nodeid == numa_node_id()) {
3619                         /*
3620                          * Use the locally cached objects if possible.
3621                          * However ____cache_alloc does not allow fallback
3622                          * to other nodes. It may fail while we still have
3623                          * objects on other nodes available.
3624                          */
3625                         ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3626                 }
3627                 if (!ptr) {
3628                         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3629                         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3630                 }
3631         } else {
3632                 /* Node not bootstrapped yet */
3633                 if (!(flags & __GFP_THISNODE))
3634                         ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3635         }
3636
3637         local_irq_restore(save_flags);
3638         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3639
3640         return ptr;
3641 }
3642
3643 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3644 {
3645         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3646                         __builtin_return_address(0));
3647 }
3648 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3649
3650 static __always_inline void *
3651 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3652 {
3653         struct kmem_cache *cachep;
3654
3655         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3656         if (unlikely(cachep == NULL))
3657                 return NULL;
3658         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3659 }
3660
3661 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3662 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3663 {
3664         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3665                         __builtin_return_address(0));
3666 }
3667 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3668
3669 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3670                 int node, void *caller)
3671 {
3672         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3673 }
3674 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3675 #else
3676 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3677 {
3678         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3679 }
3680 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3681 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */
3682 #endif /* CONFIG_NUMA */
3683
3684 /**
3685  * __do_kmalloc - allocate memory
3686  * @size: how many bytes of memory are required.
3687  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3688  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3689  */
3690 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3691                                           void *caller)
3692 {
3693         struct kmem_cache *cachep;
3694
3695         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3696          * __ with kmem_.
3697          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3698          * functions.
3699          */
3700         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3701         if (unlikely(cachep == NULL))
3702                 return NULL;
3703         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3704 }
3705
3706
3707 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3708 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3709 {
3710         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3711 }
3712 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3713
3714 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3715 {
3716         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3717 }
3718 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3719
3720 #else
3721 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3722 {
3723         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3724 }
3725 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3726 #endif
3727
3728 /**
3729  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3730  * @cachep: The cache the allocation was from.
3731  * @objp: The previously allocated object.
3732  *
3733  * Free an object which was previously allocated from this
3734  * cache.
3735  */
3736 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3737 {
3738         unsigned long flags;
3739
3740         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3741
3742         local_irq_save(flags);
3743         __cache_free(cachep, objp);
3744         local_irq_restore(flags);
3745 }
3746 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3747
3748 /**
3749  * kfree - free previously allocated memory
3750  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3751  *
3752  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3753  *
3754  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3755  * or you will run into trouble.
3756  */
3757 void kfree(const void *objp)
3758 {
3759         struct kmem_cache *c;
3760         unsigned long flags;
3761
3762         if (unlikely(!objp))
3763                 return;
3764         local_irq_save(flags);
3765         kfree_debugcheck(objp);
3766         c = virt_to_cache(objp);
3767         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3768         __cache_free(c, (void *)objp);
3769         local_irq_restore(flags);
3770 }
3771 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3772
3773 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3774 {
3775         return obj_size(cachep);
3776 }
3777 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3778
3779 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3780 {
3781         return cachep->name;
3782 }
3783 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3784
3785 /*
3786  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3787  */
3788 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3789 {
3790         int node;
3791         struct kmem_list3 *l3;
3792         struct array_cache *new_shared;
3793         struct array_cache **new_alien = NULL;
3794
3795         for_each_online_node(node) {
3796
3797                 if (use_alien_caches) {
3798                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3799                         if (!new_alien)
3800                                 goto fail;
3801                 }
3802
3803                 new_shared = alloc_arraycache(node,
3804                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3805                                         0xbaadf00d);
3806                 if (!new_shared) {
3807                         free_alien_cache(new_alien);
3808                         goto fail;
3809                 }
3810
3811                 l3 = cachep->nodelists[node];
3812                 if (l3) {
3813                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3814
3815                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3816
3817                         if (shared)
3818                                 free_block(cachep, shared->entry,
3819                                                 shared->avail, node);
3820
3821                         l3->shared = new_shared;
3822                         if (!l3->alien) {
3823                                 l3->alien = new_alien;
3824                                 new_alien = NULL;
3825                         }
3826                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3827                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3828                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3829                         kfree(shared);
3830                         free_alien_cache(new_alien);
3831                         continue;
3832                 }
3833                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3834                 if (!l3) {
3835                         free_alien_cache(new_alien);
3836                         kfree(new_shared);
3837                         goto fail;
3838                 }
3839
3840                 kmem_list3_init(l3);
3841                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3842                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3843                 l3->shared = new_shared;
3844                 l3->alien = new_alien;
3845                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3846                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3847                 cachep->nodelists[node] = l3;
3848         }
3849         return 0;
3850
3851 fail:
3852         if (!cachep->next.next) {
3853                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3854                 node--;
3855                 while (node >= 0) {
3856                         if (cachep->nodelists[node]) {
3857                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3858
3859                                 kfree(l3->shared);
3860                                 free_alien_cache(l3->alien);
3861                                 kfree(l3);
3862                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3863                         }
3864                         node--;
3865                 }
3866         }
3867         return -ENOMEM;
3868 }
3869
3870 struct ccupdate_struct {
3871         struct kmem_cache *cachep;
3872         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3873 };
3874
3875 static void do_ccupdate_local(void *info)
3876 {
3877         struct ccupdate_struct *new = info;
3878         struct array_cache *old;
3879
3880         check_irq_off();
3881         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3882
3883         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3884         new->new[smp_processor_id()] = old;
3885 }
3886
3887 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3888 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3889                                 int batchcount, int shared)
3890 {
3891         struct ccupdate_struct *new;
3892         int i;
3893
3894         new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
3895         if (!new)
3896                 return -ENOMEM;
3897
3898         for_each_online_cpu(i) {
3899                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3900                                                 batchcount);
3901                 if (!new->new[i]) {
3902                         for (i--; i >= 0; i--)
3903                                 kfree(new->new[i]);
3904                         kfree(new);
3905                         return -ENOMEM;
3906                 }
3907         }
3908         new->cachep = cachep;
3909
3910         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1, 1);
3911
3912         check_irq_on();
3913         cachep->batchcount = batchcount;
3914         cachep->limit = limit;
3915         cachep->shared = shared;
3916
3917         for_each_online_cpu(i) {
3918                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3919                 if (!ccold)
3920                         continue;
3921                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3922                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3923                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3924                 kfree(ccold);
3925         }
3926         kfree(new);
3927         return alloc_kmemlist(cachep);
3928 }
3929
3930 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3931 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3932 {
3933         int err;
3934         int limit, shared;
3935
3936         /*
3937          * The head array serves three purposes:
3938          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3939          * - reduce the number of spinlock operations.
3940          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3941          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3942          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3943          * Bonwick.
3944          */
3945         if (cachep->buffer_size > 131072)
3946                 limit = 1;
3947         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3948                 limit = 8;
3949         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3950                 limit = 24;
3951         else if (cachep->buffer_size > 256)
3952                 limit = 54;
3953         else
3954                 limit = 120;
3955
3956         /*
3957          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3958          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3959          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3960          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3961          * replaces Bonwick's magazine layer.
3962          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3963          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3964          */
3965         shared = 0;
3966 #ifdef CONFIG_SMP
3967         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE)
3968                 shared = 8;
3969 #endif
3970
3971 #if DEBUG
3972         /*
3973          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3974          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3975          */
3976         if (limit > 32)
3977                 limit = 32;
3978 #endif
3979         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
3980         if (err)
3981                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3982                        cachep->name, -err);
3983         return err;
3984 }
3985
3986 /*
3987  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
3988  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
3989  * if drain_array() is used on the shared array.
3990  */
3991 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
3992                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3993 {
3994         int tofree;
3995
3996         if (!ac || !ac->avail)
3997                 return;
3998         if (ac->touched && !force) {
3999                 ac->touched = 0;
4000         } else {
4001                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4002                 if (ac->avail) {
4003                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4004                         if (tofree > ac->avail)
4005                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4006                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4007                         ac->avail -= tofree;
4008                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4009                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4010                 }
4011                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4012         }
4013 }
4014
4015 /**
4016  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4017  * @unused: unused parameter
4018  *
4019  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4020  * Purpose:
4021  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4022  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4023  *
4024  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4025  * again on the next iteration.
4026  */
4027 static void cache_reap(struct work_struct *unused)
4028 {
4029         struct kmem_cache *searchp;
4030         struct kmem_list3 *l3;
4031         int node = numa_node_id();
4032
4033         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex)) {
4034                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4035                 schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work),
4036                                       round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4037                 return;
4038         }
4039
4040         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4041                 check_irq_on();
4042
4043                 /*
4044                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4045                  * have established with reasonable certainty that
4046                  * we can do some work if the lock was obtained.
4047                  */
4048                 l3 = searchp->nodelists[node];
4049
4050                 reap_alien(searchp, l3);
4051
4052                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4053
4054                 /*
4055                  * These are racy checks but it does not matter
4056                  * if we skip one check or scan twice.
4057                  */
4058                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4059                         goto next;
4060
4061                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4062
4063                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4064
4065                 if (l3->free_touched)
4066                         l3->free_touched = 0;
4067                 else {
4068                         int freed;
4069
4070                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4071                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4072                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4073                 }
4074 next:
4075                 cond_resched();
4076         }
4077         check_irq_on();
4078         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4079         next_reap_node();
4080         refresh_cpu_vm_stats(smp_processor_id());
4081         /* Set up the next iteration */
4082         schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work),
4083                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4084 }
4085
4086 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4087
4088 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4089 {
4090         /*
4091          * Output format version, so at least we can change it
4092          * without _too_ many complaints.
4093          */
4094 #if STATS
4095         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4096 #else
4097         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4098 #endif
4099         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4100                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4101         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4102         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4103 #if STATS
4104         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4105                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4106         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4107 #endif
4108         seq_putc(m, '\n');
4109 }
4110
4111 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4112 {
4113         loff_t n = *pos;
4114         struct list_head *p;
4115
4116         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4117         if (!n)
4118                 print_slabinfo_header(m);
4119         p = cache_chain.next;
4120         while (n--) {
4121                 p = p->next;
4122                 if (p == &cache_chain)
4123                         return NULL;
4124         }
4125         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4126 }
4127
4128 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4129 {
4130         struct kmem_cache *cachep = p;
4131         ++*pos;
4132         return cachep->next.next == &cache_chain ?
4133                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
4134 }
4135
4136 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4137 {
4138         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4139 }
4140
4141 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4142 {
4143         struct kmem_cache *cachep = p;
4144         struct slab *slabp;
4145         unsigned long active_objs;
4146         unsigned long num_objs;
4147         unsigned long active_slabs = 0;
4148         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4149         const char *name;
4150         char *error = NULL;
4151         int node;
4152         struct kmem_list3 *l3;
4153
4154         active_objs = 0;
4155         num_slabs = 0;
4156         for_each_online_node(node) {
4157                 l3 = cachep->nodelists[node];
4158                 if (!l3)
4159                         continue;
4160
4161                 check_irq_on();
4162                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4163
4164                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4165                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4166                                 error = "slabs_full accounting error";
4167                         active_objs += cachep->num;
4168                         active_slabs++;
4169                 }
4170                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4171                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4172                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4173                         if (!slabp->inuse && !error)
4174                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4175                         active_objs += slabp->inuse;
4176                         active_slabs++;
4177                 }
4178                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4179                         if (slabp->inuse && !error)
4180                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4181                         num_slabs++;
4182                 }
4183                 free_objects += l3->free_objects;
4184                 if (l3->shared)
4185                         shared_avail += l3->shared->avail;
4186
4187                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4188         }
4189         num_slabs += active_slabs;
4190         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4191         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4192                 error = "free_objects accounting error";
4193
4194         name = cachep->name;
4195         if (error)
4196                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4197
4198         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4199                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4200                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4201         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4202                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4203         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4204                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4205 #if STATS
4206         {                       /* list3 stats */
4207                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4208                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4209                 unsigned long grown = cachep->grown;
4210                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4211                 unsigned long errors = cachep->errors;
4212                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4213                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4214                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4215                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4216
4217                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
4218                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
4219                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4220                                 node_frees, overflows);
4221         }
4222         /* cpu stats */
4223         {
4224                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4225                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4226                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4227                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4228
4229                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4230                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4231         }
4232 #endif
4233         seq_putc(m, '\n');
4234         return 0;
4235 }
4236
4237 /*
4238  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4239  *
4240  * Output layout:
4241  * cache-name
4242  * num-active-objs
4243  * total-objs
4244  * object size
4245  * num-active-slabs
4246  * total-slabs
4247  * num-pages-per-slab
4248  * + further values on SMP and with statistics enabled
4249  */
4250
4251 const struct seq_operations slabinfo_op = {
4252         .start = s_start,
4253         .next = s_next,
4254         .stop = s_stop,
4255         .show = s_show,
4256 };
4257
4258 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4259 /**
4260  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4261  * @file: unused
4262  * @buffer: user buffer
4263  * @count: data length
4264  * @ppos: unused
4265  */
4266 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
4267                        size_t count, loff_t *ppos)
4268 {
4269         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4270         int limit, batchcount, shared, res;
4271         struct kmem_cache *cachep;
4272
4273         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4274                 return -EINVAL;
4275         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4276                 return -EFAULT;
4277         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4278
4279         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4280         if (!tmp)
4281                 return -EINVAL;
4282         *tmp = '\0';
4283         tmp++;
4284         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4285                 return -EINVAL;
4286
4287         /* Find the cache in the chain of caches. */
4288         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4289         res = -EINVAL;
4290         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4291                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4292                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4293                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4294                                 res = 0;
4295                         } else {
4296                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4297                                                        batchcount, shared);
4298                         }
4299                         break;
4300                 }
4301         }
4302         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4303         if (res >= 0)
4304                 res = count;
4305         return res;
4306 }
4307
4308 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4309
4310 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4311 {
4312         loff_t n = *pos;
4313         struct list_head *p;
4314
4315         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4316         p = cache_chain.next;
4317         while (n--) {
4318                 p = p->next;
4319                 if (p == &cache_chain)
4320                         return NULL;
4321         }
4322         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4323 }
4324
4325 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4326 {
4327         unsigned long *p;
4328         int l;
4329         if (!v)
4330                 return 1;
4331         l = n[1];
4332         p = n + 2;
4333         while (l) {
4334                 int i = l/2;
4335                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4336                 if (*q == v) {
4337                         q[1]++;
4338                         return 1;
4339                 }
4340                 if (*q > v) {
4341                         l = i;
4342                 } else {
4343                         p = q + 2;
4344                         l -= i + 1;
4345                 }
4346         }
4347         if (++n[1] == n[0])
4348                 return 0;
4349         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4350         p[0] = v;
4351         p[1] = 1;
4352         return 1;
4353 }
4354
4355 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4356 {
4357         void *p;
4358         int i;
4359         if (n[0] == n[1])
4360                 return;
4361         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4362                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4363                         continue;
4364                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4365                         return;
4366         }
4367 }
4368
4369 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4370 {
4371 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4372         char *modname;
4373         const char *name;
4374         unsigned long offset, size;
4375         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4376
4377         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4378
4379         if (name) {
4380                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4381                 if (modname)
4382                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4383                 return;
4384         }
4385 #endif
4386         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4387 }
4388
4389 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4390 {
4391         struct kmem_cache *cachep = p;
4392         struct slab *slabp;
4393         struct kmem_list3 *l3;
4394         const char *name;
4395         unsigned long *n = m->private;
4396         int node;
4397         int i;
4398
4399         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4400                 return 0;
4401         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4402                 return 0;
4403
4404         /* OK, we can do it */
4405
4406         n[1] = 0;
4407
4408         for_each_online_node(node) {
4409                 l3 = cachep->nodelists[node];
4410                 if (!l3)
4411                         continue;
4412
4413                 check_irq_on();
4414                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4415
4416                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4417                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4418                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4419                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4420                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4421         }
4422         name = cachep->name;
4423         if (n[0] == n[1]) {
4424                 /* Increase the buffer size */
4425                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4426                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4427                 if (!m->private) {
4428                         /* Too bad, we are really out */
4429                         m->private = n;
4430                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4431                         return -ENOMEM;
4432                 }
4433                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4434                 kfree(n);
4435                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4436                 /* Now make sure this entry will be retried */
4437                 m->count = m->size;
4438                 return 0;
4439         }
4440         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4441                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4442                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4443                 seq_putc(m, '\n');
4444         }
4445
4446         return 0;
4447 }
4448
4449 const struct seq_operations slabstats_op = {
4450         .start = leaks_start,
4451         .next = s_next,
4452         .stop = s_stop,
4453         .show = leaks_show,
4454 };
4455 #endif
4456 #endif
4457
4458 /**
4459  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4460  * @objp: Pointer to the object
4461  *
4462  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4463  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4464  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4465  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4466  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4467  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4468  * must not be freed during the duration of the call.
4469  */
4470 unsigned int ksize(const void *objp)
4471 {
4472         if (unlikely(objp == NULL))
4473                 return 0;
4474
4475         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4476 }