slab: Common function to create the kmalloc array
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.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 initializations 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 'slab_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/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 /*
161  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
162  * swap
163  */
164 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
165
166 /*
167  * kmem_bufctl_t:
168  *
169  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
170  * linked offsets.
171  *
172  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
173  * slab an object belongs to.
174  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
175  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
176  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
177  * that does not use off-slab slabs.
178  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
179  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
180  * to have too many per slab.
181  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
182  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
183  */
184
185 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
186 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
187 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
188 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
189 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
190
191 /*
192  * struct slab_rcu
193  *
194  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
195  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
196  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
197  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
198  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
199  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
200  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
201  *
202  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
203  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
204  */
205 struct slab_rcu {
206         struct rcu_head head;
207         struct kmem_cache *cachep;
208         void *addr;
209 };
210
211 /*
212  * struct slab
213  *
214  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
215  * for a slab, or allocated from an general cache.
216  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
217  */
218 struct slab {
219         union {
220                 struct {
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                 struct slab_rcu __slab_cover_slab_rcu;
229         };
230 };
231
232 /*
233  * struct array_cache
234  *
235  * Purpose:
236  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
237  * - reduce the number of linked list operations
238  * - reduce spinlock operations
239  *
240  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
241  * footprint.
242  *
243  */
244 struct array_cache {
245         unsigned int avail;
246         unsigned int limit;
247         unsigned int batchcount;
248         unsigned int touched;
249         spinlock_t lock;
250         void *entry[];  /*
251                          * Must have this definition in here for the proper
252                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
253                          * the entries.
254                          *
255                          * Entries should not be directly dereferenced as
256                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
257                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
258                          */
259 };
260
261 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
262 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
263 {
264         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
265 }
266
267 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
268 {
269         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
270         return;
271 }
272
273 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
274 {
275         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
276 }
277
278 /*
279  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
280  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
281  */
282 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
283 struct arraycache_init {
284         struct array_cache cache;
285         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
286 };
287
288 /*
289  * The slab lists for all objects.
290  */
291 struct kmem_cache_node {
292         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
293         struct list_head slabs_full;
294         struct list_head slabs_free;
295         unsigned long free_objects;
296         unsigned int free_limit;
297         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
298         spinlock_t list_lock;
299         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
300         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
301         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
302         int free_touched;               /* updated without locking */
303 };
304
305 /*
306  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
307  */
308 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
309 static struct kmem_cache_node __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
310 #define CACHE_CACHE 0
311 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
312 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
313
314 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
315                         struct kmem_cache_node *l3, int tofree);
316 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
317                         int node);
318 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
319 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
320
321 static int slab_early_init = 1;
322
323 #define INDEX_AC kmalloc_index(sizeof(struct arraycache_init))
324 #define INDEX_L3 kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
325
326 static void kmem_list3_init(struct kmem_cache_node *parent)
327 {
328         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
329         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
330         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
331         parent->shared = NULL;
332         parent->alien = NULL;
333         parent->colour_next = 0;
334         spin_lock_init(&parent->list_lock);
335         parent->free_objects = 0;
336         parent->free_touched = 0;
337 }
338
339 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
340         do {                                                            \
341                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
342                 list_splice(&(cachep->node[nodeid]->slab), listp);      \
343         } while (0)
344
345 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
346         do {                                                            \
347         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
348         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
349         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
350         } while (0)
351
352 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
353 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
354
355 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
356 /*
357  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
358  * cpucache drain/refill cycles.
359  *
360  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
361  * which could lock up otherwise freeable slabs.
362  */
363 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
364 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
365
366 #if STATS
367 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
368 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
369 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
370 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
371 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
372 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
373         do {                                                            \
374                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
375                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
376         } while (0)
377 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
378 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
379 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
380 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
381 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
382         do {                                                            \
383                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
384                         (x)->max_freeable = i;                          \
385         } while (0)
386 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
387 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
388 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
389 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
390 #else
391 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
392 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
393 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
394 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
395 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
396 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
397 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
398 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
399 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
400 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
401 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
402 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
403 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
404 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
405 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
406 #endif
407
408 #if DEBUG
409
410 /*
411  * memory layout of objects:
412  * 0            : objp
413  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
414  *              the end of an object is aligned with the end of the real
415  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
416  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
417  *              redzone word.
418  * cachep->obj_offset: The real object.
419  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
420  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
421  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
422  */
423 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
424 {
425         return cachep->obj_offset;
426 }
427
428 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
429 {
430         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
431         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
432                                       sizeof(unsigned long long));
433 }
434
435 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
436 {
437         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
438         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
439                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
440                                               sizeof(unsigned long long) -
441                                               REDZONE_ALIGN);
442         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
443                                        sizeof(unsigned long long));
444 }
445
446 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
447 {
448         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
449         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
450 }
451
452 #else
453
454 #define obj_offset(x)                   0
455 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
456 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
457 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
458
459 #endif
460
461 /*
462  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
463  * overridden on the command line.
464  */
465 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
466 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
467 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
468 static bool slab_max_order_set __initdata;
469
470 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
471 {
472         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
473         return page->slab_cache;
474 }
475
476 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
477 {
478         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
479
480         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
481         return page->slab_page;
482 }
483
484 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
485                                  unsigned int idx)
486 {
487         return slab->s_mem + cache->size * idx;
488 }
489
490 /*
491  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
492  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
493  *   we can replace (offset / cache->size) by
494  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
495  */
496 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
497                                         const struct slab *slab, void *obj)
498 {
499         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
500         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
501 }
502
503 static struct arraycache_init initarray_generic =
504     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
505
506 /* internal cache of cache description objs */
507 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
508         .batchcount = 1,
509         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
510         .shared = 1,
511         .size = sizeof(struct kmem_cache),
512         .name = "kmem_cache",
513 };
514
515 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
516
517 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
518
519 /*
520  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
521  * for other slabs "off slab".
522  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
523  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
524  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
525  *
526  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
527  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
528  * then comes back up during hotplug
529  */
530 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
531 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
532
533 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
534 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
535
536 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
537                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
538                 int q)
539 {
540         struct array_cache **alc;
541         struct kmem_cache_node *l3;
542         int r;
543
544         l3 = cachep->node[q];
545         if (!l3)
546                 return;
547
548         lockdep_set_class(&l3->list_lock, l3_key);
549         alc = l3->alien;
550         /*
551          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
552          * should go away when common slab code is taught to
553          * work even without alien caches.
554          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
555          * for alloc_alien_cache,
556          */
557         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
558                 return;
559         for_each_node(r) {
560                 if (alc[r])
561                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
562         }
563 }
564
565 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
566 {
567         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
568 }
569
570 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
571 {
572         int node;
573
574         for_each_online_node(node)
575                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
576 }
577
578 static void init_node_lock_keys(int q)
579 {
580         int i;
581
582         if (slab_state < UP)
583                 return;
584
585         for (i = 1; i < PAGE_SHIFT + MAX_ORDER; i++) {
586                 struct kmem_cache_node *l3;
587                 struct kmem_cache *cache = kmalloc_caches[i];
588
589                 if (!cache)
590                         continue;
591
592                 l3 = cache->node[q];
593                 if (!l3 || OFF_SLAB(cache))
594                         continue;
595
596                 slab_set_lock_classes(cache, &on_slab_l3_key,
597                                 &on_slab_alc_key, q);
598         }
599 }
600
601 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int q)
602 {
603         if (!cachep->node[q])
604                 return;
605
606         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
607                         &on_slab_alc_key, q);
608 }
609
610 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
611 {
612         int node;
613
614         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
615         for_each_node(node)
616                 on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
617 }
618
619 static inline void init_lock_keys(void)
620 {
621         int node;
622
623         for_each_node(node)
624                 init_node_lock_keys(node);
625 }
626 #else
627 static void init_node_lock_keys(int q)
628 {
629 }
630
631 static inline void init_lock_keys(void)
632 {
633 }
634
635 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
636 {
637 }
638
639 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
640 {
641 }
642
643 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
644 {
645 }
646
647 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
648 {
649 }
650 #endif
651
652 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
653
654 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
655 {
656         return cachep->array[smp_processor_id()];
657 }
658
659 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
660                                                         gfp_t gfpflags)
661 {
662         int i;
663
664 #if DEBUG
665         /* This happens if someone tries to call
666          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
667          * the generic caches are initialized.
668          */
669         BUG_ON(kmalloc_caches[INDEX_AC] == NULL);
670 #endif
671         if (!size)
672                 return ZERO_SIZE_PTR;
673
674         i = kmalloc_index(size);
675
676         /*
677          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
678          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
679          * for large kmalloc calls required.
680          */
681 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
682         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
683                 return kmalloc_dma_caches[i];
684 #endif
685         return kmalloc_caches[i];
686 }
687
688 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
689 {
690         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
691 }
692
693 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
694 {
695         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
696 }
697
698 /*
699  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
700  */
701 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
702                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
703                            unsigned int *num)
704 {
705         int nr_objs;
706         size_t mgmt_size;
707         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
708
709         /*
710          * The slab management structure can be either off the slab or
711          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
712          * slab is used for:
713          *
714          * - The struct slab
715          * - One kmem_bufctl_t for each object
716          * - Padding to respect alignment of @align
717          * - @buffer_size bytes for each object
718          *
719          * If the slab management structure is off the slab, then the
720          * alignment will already be calculated into the size. Because
721          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
722          * correct alignment when allocated.
723          */
724         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
725                 mgmt_size = 0;
726                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
727
728                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
729                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
730         } else {
731                 /*
732                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
733                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
734                  * least @align. In the worst case, this result will
735                  * be one greater than the number of objects that fit
736                  * into the memory allocation when taking the padding
737                  * into account.
738                  */
739                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
740                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
741
742                 /*
743                  * This calculated number will be either the right
744                  * amount, or one greater than what we want.
745                  */
746                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
747                        > slab_size)
748                         nr_objs--;
749
750                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
751                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
752
753                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
754         }
755         *num = nr_objs;
756         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
757 }
758
759 #if DEBUG
760 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
761
762 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
763                         char *msg)
764 {
765         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
766                function, cachep->name, msg);
767         dump_stack();
768         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
769 }
770 #endif
771
772 /*
773  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
774  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
775  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
776  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
777  * line
778   */
779
780 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
781 static int __init noaliencache_setup(char *s)
782 {
783         use_alien_caches = 0;
784         return 1;
785 }
786 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
787
788 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
789 {
790         get_option(&str, &slab_max_order);
791         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
792                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
793         slab_max_order_set = true;
794
795         return 1;
796 }
797 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
798
799 #ifdef CONFIG_NUMA
800 /*
801  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
802  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
803  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
804  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
805  */
806 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
807
808 static void init_reap_node(int cpu)
809 {
810         int node;
811
812         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
813         if (node == MAX_NUMNODES)
814                 node = first_node(node_online_map);
815
816         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
817 }
818
819 static void next_reap_node(void)
820 {
821         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
822
823         node = next_node(node, node_online_map);
824         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
825                 node = first_node(node_online_map);
826         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
827 }
828
829 #else
830 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
831 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
832 #endif
833
834 /*
835  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
836  * via the workqueue/eventd.
837  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
838  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
839  * lock.
840  */
841 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
842 {
843         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
844
845         /*
846          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
847          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
848          * at that time.
849          */
850         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
851                 init_reap_node(cpu);
852                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
853                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
854                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
855         }
856 }
857
858 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
859                                             int batchcount, gfp_t gfp)
860 {
861         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
862         struct array_cache *nc = NULL;
863
864         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
865         /*
866          * The array_cache structures contain pointers to free object.
867          * However, when such objects are allocated or transferred to another
868          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
869          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
870          * not scan such objects.
871          */
872         kmemleak_no_scan(nc);
873         if (nc) {
874                 nc->avail = 0;
875                 nc->limit = entries;
876                 nc->batchcount = batchcount;
877                 nc->touched = 0;
878                 spin_lock_init(&nc->lock);
879         }
880         return nc;
881 }
882
883 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
884 {
885         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
886
887         return PageSlabPfmemalloc(page);
888 }
889
890 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
891 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
892                                                 struct array_cache *ac)
893 {
894         struct kmem_cache_node *l3 = cachep->node[numa_mem_id()];
895         struct slab *slabp;
896         unsigned long flags;
897
898         if (!pfmemalloc_active)
899                 return;
900
901         spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
902         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
903                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
904                         goto out;
905
906         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
907                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
908                         goto out;
909
910         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
911                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
912                         goto out;
913
914         pfmemalloc_active = false;
915 out:
916         spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
917 }
918
919 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
920                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
921 {
922         int i;
923         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
924
925         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
926         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
927                 struct kmem_cache_node *l3;
928
929                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
930                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
931                         return objp;
932                 }
933
934                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
935                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
936                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
937                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
938                                 objp = ac->entry[i];
939                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
940                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
941                                 return objp;
942                         }
943                 }
944
945                 /*
946                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
947                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
948                  */
949                 l3 = cachep->node[numa_mem_id()];
950                 if (!list_empty(&l3->slabs_free) && force_refill) {
951                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
952                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
953                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
954                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
955                         return objp;
956                 }
957
958                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
959                 ac->avail++;
960                 objp = NULL;
961         }
962
963         return objp;
964 }
965
966 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
967                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
968 {
969         void *objp;
970
971         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
972                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
973         else
974                 objp = ac->entry[--ac->avail];
975
976         return objp;
977 }
978
979 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
980                                                                 void *objp)
981 {
982         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
983                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
984                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
985                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
986                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
987         }
988
989         return objp;
990 }
991
992 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
993                                                                 void *objp)
994 {
995         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
996                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
997
998         ac->entry[ac->avail++] = objp;
999 }
1000
1001 /*
1002  * Transfer objects in one arraycache to another.
1003  * Locking must be handled by the caller.
1004  *
1005  * Return the number of entries transferred.
1006  */
1007 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
1008                 struct array_cache *from, unsigned int max)
1009 {
1010         /* Figure out how many entries to transfer */
1011         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
1012
1013         if (!nr)
1014                 return 0;
1015
1016         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1017                         sizeof(void *) *nr);
1018
1019         from->avail -= nr;
1020         to->avail += nr;
1021         return nr;
1022 }
1023
1024 #ifndef CONFIG_NUMA
1025
1026 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1027 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1028
1029 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1030 {
1031         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1032 }
1033
1034 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1035 {
1036 }
1037
1038 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1039 {
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1044                 gfp_t flags)
1045 {
1046         return NULL;
1047 }
1048
1049 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1050                  gfp_t flags, int nodeid)
1051 {
1052         return NULL;
1053 }
1054
1055 #else   /* CONFIG_NUMA */
1056
1057 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1058 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1059
1060 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1061 {
1062         struct array_cache **ac_ptr;
1063         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1064         int i;
1065
1066         if (limit > 1)
1067                 limit = 12;
1068         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1069         if (ac_ptr) {
1070                 for_each_node(i) {
1071                         if (i == node || !node_online(i))
1072                                 continue;
1073                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1074                         if (!ac_ptr[i]) {
1075                                 for (i--; i >= 0; i--)
1076                                         kfree(ac_ptr[i]);
1077                                 kfree(ac_ptr);
1078                                 return NULL;
1079                         }
1080                 }
1081         }
1082         return ac_ptr;
1083 }
1084
1085 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1086 {
1087         int i;
1088
1089         if (!ac_ptr)
1090                 return;
1091         for_each_node(i)
1092             kfree(ac_ptr[i]);
1093         kfree(ac_ptr);
1094 }
1095
1096 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1097                                 struct array_cache *ac, int node)
1098 {
1099         struct kmem_cache_node *rl3 = cachep->node[node];
1100
1101         if (ac->avail) {
1102                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1103                 /*
1104                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1105                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1106                  * into the free lists and getting them back later.
1107                  */
1108                 if (rl3->shared)
1109                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1110
1111                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1112                 ac->avail = 0;
1113                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1114         }
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1119  */
1120 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *l3)
1121 {
1122         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1123
1124         if (l3->alien) {
1125                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1126
1127                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1128                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1129                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1130                 }
1131         }
1132 }
1133
1134 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1135                                 struct array_cache **alien)
1136 {
1137         int i = 0;
1138         struct array_cache *ac;
1139         unsigned long flags;
1140
1141         for_each_online_node(i) {
1142                 ac = alien[i];
1143                 if (ac) {
1144                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1145                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1146                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1147                 }
1148         }
1149 }
1150
1151 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1152 {
1153         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1154         int nodeid = slabp->nodeid;
1155         struct kmem_cache_node *l3;
1156         struct array_cache *alien = NULL;
1157         int node;
1158
1159         node = numa_mem_id();
1160
1161         /*
1162          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1163          * cache on this cpu.
1164          */
1165         if (likely(slabp->nodeid == node))
1166                 return 0;
1167
1168         l3 = cachep->node[node];
1169         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1170         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1171                 alien = l3->alien[nodeid];
1172                 spin_lock(&alien->lock);
1173                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1174                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1175                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1176                 }
1177                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1178                 spin_unlock(&alien->lock);
1179         } else {
1180                 spin_lock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1181                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1182                 spin_unlock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1183         }
1184         return 1;
1185 }
1186 #endif
1187
1188 /*
1189  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
1190  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_list3
1191  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1192  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
1193  * already in use.
1194  *
1195  * Must hold slab_mutex.
1196  */
1197 static int init_cache_node_node(int node)
1198 {
1199         struct kmem_cache *cachep;
1200         struct kmem_cache_node *l3;
1201         const int memsize = sizeof(struct kmem_cache_node);
1202
1203         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1204                 /*
1205                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1206                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1207                  * node has not already allocated this
1208                  */
1209                 if (!cachep->node[node]) {
1210                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1211                         if (!l3)
1212                                 return -ENOMEM;
1213                         kmem_list3_init(l3);
1214                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1215                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1216
1217                         /*
1218                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1219                          * go.  slab_mutex is sufficient
1220                          * protection here.
1221                          */
1222                         cachep->node[node] = l3;
1223                 }
1224
1225                 spin_lock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1226                 cachep->node[node]->free_limit =
1227                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1228                         cachep->batchcount + cachep->num;
1229                 spin_unlock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1230         }
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1235 {
1236         struct kmem_cache *cachep;
1237         struct kmem_cache_node *l3 = NULL;
1238         int node = cpu_to_mem(cpu);
1239         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1240
1241         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1242                 struct array_cache *nc;
1243                 struct array_cache *shared;
1244                 struct array_cache **alien;
1245
1246                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1247                 nc = cachep->array[cpu];
1248                 cachep->array[cpu] = NULL;
1249                 l3 = cachep->node[node];
1250
1251                 if (!l3)
1252                         goto free_array_cache;
1253
1254                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1255
1256                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1257                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1258                 if (nc)
1259                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1260
1261                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1262                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1263                         goto free_array_cache;
1264                 }
1265
1266                 shared = l3->shared;
1267                 if (shared) {
1268                         free_block(cachep, shared->entry,
1269                                    shared->avail, node);
1270                         l3->shared = NULL;
1271                 }
1272
1273                 alien = l3->alien;
1274                 l3->alien = NULL;
1275
1276                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1277
1278                 kfree(shared);
1279                 if (alien) {
1280                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1281                         free_alien_cache(alien);
1282                 }
1283 free_array_cache:
1284                 kfree(nc);
1285         }
1286         /*
1287          * In the previous loop, all the objects were freed to
1288          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1289          * shrink each nodelist to its limit.
1290          */
1291         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1292                 l3 = cachep->node[node];
1293                 if (!l3)
1294                         continue;
1295                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1296         }
1297 }
1298
1299 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1300 {
1301         struct kmem_cache *cachep;
1302         struct kmem_cache_node *l3 = NULL;
1303         int node = cpu_to_mem(cpu);
1304         int err;
1305
1306         /*
1307          * We need to do this right in the beginning since
1308          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1309          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1310          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1311          */
1312         err = init_cache_node_node(node);
1313         if (err < 0)
1314                 goto bad;
1315
1316         /*
1317          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1318          * array caches
1319          */
1320         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1321                 struct array_cache *nc;
1322                 struct array_cache *shared = NULL;
1323                 struct array_cache **alien = NULL;
1324
1325                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1326                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1327                 if (!nc)
1328                         goto bad;
1329                 if (cachep->shared) {
1330                         shared = alloc_arraycache(node,
1331                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1332                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1333                         if (!shared) {
1334                                 kfree(nc);
1335                                 goto bad;
1336                         }
1337                 }
1338                 if (use_alien_caches) {
1339                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1340                         if (!alien) {
1341                                 kfree(shared);
1342                                 kfree(nc);
1343                                 goto bad;
1344                         }
1345                 }
1346                 cachep->array[cpu] = nc;
1347                 l3 = cachep->node[node];
1348                 BUG_ON(!l3);
1349
1350                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1351                 if (!l3->shared) {
1352                         /*
1353                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1354                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1355                          */
1356                         l3->shared = shared;
1357                         shared = NULL;
1358                 }
1359 #ifdef CONFIG_NUMA
1360                 if (!l3->alien) {
1361                         l3->alien = alien;
1362                         alien = NULL;
1363                 }
1364 #endif
1365                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1366                 kfree(shared);
1367                 free_alien_cache(alien);
1368                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1369                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1370                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1371                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1372                         on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
1373         }
1374         init_node_lock_keys(node);
1375
1376         return 0;
1377 bad:
1378         cpuup_canceled(cpu);
1379         return -ENOMEM;
1380 }
1381
1382 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1383                                     unsigned long action, void *hcpu)
1384 {
1385         long cpu = (long)hcpu;
1386         int err = 0;
1387
1388         switch (action) {
1389         case CPU_UP_PREPARE:
1390         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1391                 mutex_lock(&slab_mutex);
1392                 err = cpuup_prepare(cpu);
1393                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1394                 break;
1395         case CPU_ONLINE:
1396         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1397                 start_cpu_timer(cpu);
1398                 break;
1399 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1400         case CPU_DOWN_PREPARE:
1401         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1402                 /*
1403                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1404                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1405                  * anything expensive but will only modify reap_work
1406                  * and reschedule the timer.
1407                 */
1408                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1409                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1410                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1411                 break;
1412         case CPU_DOWN_FAILED:
1413         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1414                 start_cpu_timer(cpu);
1415                 break;
1416         case CPU_DEAD:
1417         case CPU_DEAD_FROZEN:
1418                 /*
1419                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1420                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1421                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1422                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1423                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1424                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1425                  */
1426                 /* fall through */
1427 #endif
1428         case CPU_UP_CANCELED:
1429         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1430                 mutex_lock(&slab_mutex);
1431                 cpuup_canceled(cpu);
1432                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1433                 break;
1434         }
1435         return notifier_from_errno(err);
1436 }
1437
1438 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1439         &cpuup_callback, NULL, 0
1440 };
1441
1442 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1443 /*
1444  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1445  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1446  * removed.
1447  *
1448  * Must hold slab_mutex.
1449  */
1450 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1451 {
1452         struct kmem_cache *cachep;
1453         int ret = 0;
1454
1455         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1456                 struct kmem_cache_node *l3;
1457
1458                 l3 = cachep->node[node];
1459                 if (!l3)
1460                         continue;
1461
1462                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1463
1464                 if (!list_empty(&l3->slabs_full) ||
1465                     !list_empty(&l3->slabs_partial)) {
1466                         ret = -EBUSY;
1467                         break;
1468                 }
1469         }
1470         return ret;
1471 }
1472
1473 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1474                                         unsigned long action, void *arg)
1475 {
1476         struct memory_notify *mnb = arg;
1477         int ret = 0;
1478         int nid;
1479
1480         nid = mnb->status_change_nid;
1481         if (nid < 0)
1482                 goto out;
1483
1484         switch (action) {
1485         case MEM_GOING_ONLINE:
1486                 mutex_lock(&slab_mutex);
1487                 ret = init_cache_node_node(nid);
1488                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1489                 break;
1490         case MEM_GOING_OFFLINE:
1491                 mutex_lock(&slab_mutex);
1492                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1493                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1494                 break;
1495         case MEM_ONLINE:
1496         case MEM_OFFLINE:
1497         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1498         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1499                 break;
1500         }
1501 out:
1502         return notifier_from_errno(ret);
1503 }
1504 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1505
1506 /*
1507  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1508  */
1509 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1510                                 int nodeid)
1511 {
1512         struct kmem_cache_node *ptr;
1513
1514         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1515         BUG_ON(!ptr);
1516
1517         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1518         /*
1519          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1520          */
1521         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1522
1523         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1524         cachep->node[nodeid] = ptr;
1525 }
1526
1527 /*
1528  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1529  * size of kmem_list3.
1530  */
1531 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1532 {
1533         int node;
1534
1535         for_each_online_node(node) {
1536                 cachep->node[node] = &initkmem_list3[index + node];
1537                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1538                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1539                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1540         }
1541 }
1542
1543 /*
1544  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1545  * the node pointer.
1546  */
1547 static void setup_node_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1548 {
1549         cachep->node = (struct kmem_cache_node **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1550 }
1551
1552 /*
1553  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1554  * before smp_init().
1555  */
1556 void __init kmem_cache_init(void)
1557 {
1558         int i;
1559
1560         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1561         setup_node_pointer(kmem_cache);
1562
1563         if (num_possible_nodes() == 1)
1564                 use_alien_caches = 0;
1565
1566         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1567                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1568
1569         set_up_list3s(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1570
1571         /*
1572          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1573          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1574          * not overridden on the command line.
1575          */
1576         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1577                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1578
1579         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1580          * from caches that do not exist yet:
1581          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1582          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1583          *    kmem_cache is statically allocated.
1584          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1585          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1586          *    array at the end of the bootstrap.
1587          * 2) Create the first kmalloc cache.
1588          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1589          *    An __init data area is used for the head array.
1590          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1591          *    head arrays.
1592          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1593          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1594          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for kmem_cache and
1595          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1596          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1597          */
1598
1599         /* 1) create the kmem_cache */
1600
1601         /*
1602          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1603          */
1604         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1605                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1606                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1607                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1608         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1609
1610         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1611
1612         /*
1613          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1614          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1615          * bug.
1616          */
1617
1618         kmalloc_caches[INDEX_AC] = create_kmalloc_cache("kmalloc-ac",
1619                                         kmalloc_size(INDEX_AC), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1620
1621         if (INDEX_AC != INDEX_L3)
1622                 kmalloc_caches[INDEX_L3] =
1623                         create_kmalloc_cache("kmalloc-l3",
1624                                 kmalloc_size(INDEX_L3), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1625
1626         slab_early_init = 0;
1627
1628         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1629         {
1630                 struct array_cache *ptr;
1631
1632                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1633
1634                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1635                        sizeof(struct arraycache_init));
1636                 /*
1637                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1638                  */
1639                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1640
1641                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1642
1643                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1644
1645                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC])
1646                        != &initarray_generic.cache);
1647                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC]),
1648                        sizeof(struct arraycache_init));
1649                 /*
1650                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1651                  */
1652                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1653
1654                 kmalloc_caches[INDEX_AC]->array[smp_processor_id()] = ptr;
1655         }
1656         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1657         {
1658                 int nid;
1659
1660                 for_each_online_node(nid) {
1661                         init_list(kmem_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1662
1663                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_AC],
1664                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1665
1666                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1667                                 init_list(kmalloc_caches[INDEX_L3],
1668                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1669                         }
1670                 }
1671         }
1672
1673         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1674 }
1675
1676 void __init kmem_cache_init_late(void)
1677 {
1678         struct kmem_cache *cachep;
1679
1680         slab_state = UP;
1681
1682         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1683         mutex_lock(&slab_mutex);
1684         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1685                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1686                         BUG();
1687         mutex_unlock(&slab_mutex);
1688
1689         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1690         init_lock_keys();
1691
1692         /* Done! */
1693         slab_state = FULL;
1694
1695         /*
1696          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1697          * cpu_cache_get for all new cpus
1698          */
1699         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1700
1701 #ifdef CONFIG_NUMA
1702         /*
1703          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1704          * node.
1705          */
1706         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1707 #endif
1708
1709         /*
1710          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1711          * of the kernel is not yet operational.
1712          */
1713 }
1714
1715 static int __init cpucache_init(void)
1716 {
1717         int cpu;
1718
1719         /*
1720          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1721          */
1722         for_each_online_cpu(cpu)
1723                 start_cpu_timer(cpu);
1724
1725         /* Done! */
1726         slab_state = FULL;
1727         return 0;
1728 }
1729 __initcall(cpucache_init);
1730
1731 static noinline void
1732 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1733 {
1734         struct kmem_cache_node *l3;
1735         struct slab *slabp;
1736         unsigned long flags;
1737         int node;
1738
1739         printk(KERN_WARNING
1740                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1741                 nodeid, gfpflags);
1742         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1743                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1744
1745         for_each_online_node(node) {
1746                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1747                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1748
1749                 l3 = cachep->node[node];
1750                 if (!l3)
1751                         continue;
1752
1753                 spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
1754                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
1755                         active_objs += cachep->num;
1756                         active_slabs++;
1757                 }
1758                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
1759                         active_objs += slabp->inuse;
1760                         active_slabs++;
1761                 }
1762                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
1763                         num_slabs++;
1764
1765                 free_objects += l3->free_objects;
1766                 spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
1767
1768                 num_slabs += active_slabs;
1769                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1770                 printk(KERN_WARNING
1771                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1772                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1773                         free_objects);
1774         }
1775 }
1776
1777 /*
1778  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1779  *
1780  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1781  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1782  * would be relatively rare and ignorable.
1783  */
1784 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1785 {
1786         struct page *page;
1787         int nr_pages;
1788         int i;
1789
1790 #ifndef CONFIG_MMU
1791         /*
1792          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1793          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1794          */
1795         flags |= __GFP_COMP;
1796 #endif
1797
1798         flags |= cachep->allocflags;
1799         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1800                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1801
1802         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1803         if (!page) {
1804                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1805                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1806                 return NULL;
1807         }
1808
1809         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1810         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1811                 pfmemalloc_active = true;
1812
1813         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1814         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1815                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1816                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1817         else
1818                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1819                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1820         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1821                 __SetPageSlab(page + i);
1822
1823                 if (page->pfmemalloc)
1824                         SetPageSlabPfmemalloc(page + i);
1825         }
1826         memcg_bind_pages(cachep, cachep->gfporder);
1827
1828         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1829                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1830
1831                 if (cachep->ctor)
1832                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1833                 else
1834                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1835         }
1836
1837         return page_address(page);
1838 }
1839
1840 /*
1841  * Interface to system's page release.
1842  */
1843 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1844 {
1845         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1846         struct page *page = virt_to_page(addr);
1847         const unsigned long nr_freed = i;
1848
1849         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1850
1851         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1852                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1853                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1854         else
1855                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1856                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1857         while (i--) {
1858                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1859                 __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1860                 __ClearPageSlab(page);
1861                 page++;
1862         }
1863
1864         memcg_release_pages(cachep, cachep->gfporder);
1865         if (current->reclaim_state)
1866                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1867         free_memcg_kmem_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1868 }
1869
1870 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1871 {
1872         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1873         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1874
1875         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1876         if (OFF_SLAB(cachep))
1877                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1878 }
1879
1880 #if DEBUG
1881
1882 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1883 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1884                             unsigned long caller)
1885 {
1886         int size = cachep->object_size;
1887
1888         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1889
1890         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1891                 return;
1892
1893         *addr++ = 0x12345678;
1894         *addr++ = caller;
1895         *addr++ = smp_processor_id();
1896         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1897         {
1898                 unsigned long *sptr = &caller;
1899                 unsigned long svalue;
1900
1901                 while (!kstack_end(sptr)) {
1902                         svalue = *sptr++;
1903                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1904                                 *addr++ = svalue;
1905                                 size -= sizeof(unsigned long);
1906                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1907                                         break;
1908                         }
1909                 }
1910
1911         }
1912         *addr++ = 0x87654321;
1913 }
1914 #endif
1915
1916 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1917 {
1918         int size = cachep->object_size;
1919         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1920
1921         memset(addr, val, size);
1922         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1923 }
1924
1925 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1926 {
1927         int i;
1928         unsigned char error = 0;
1929         int bad_count = 0;
1930
1931         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1932         for (i = 0; i < limit; i++) {
1933                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1934                         error = data[offset + i];
1935                         bad_count++;
1936                 }
1937         }
1938         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1939                         &data[offset], limit, 1);
1940
1941         if (bad_count == 1) {
1942                 error ^= POISON_FREE;
1943                 if (!(error & (error - 1))) {
1944                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1945                                         "bad RAM.\n");
1946 #ifdef CONFIG_X86
1947                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1948                                         "test tool.\n");
1949 #else
1950                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1951 #endif
1952                 }
1953         }
1954 }
1955 #endif
1956
1957 #if DEBUG
1958
1959 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1960 {
1961         int i, size;
1962         char *realobj;
1963
1964         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1965                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1966                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1967                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1968         }
1969
1970         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1971                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1972                         *dbg_userword(cachep, objp));
1973                 print_symbol("(%s)",
1974                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1975                 printk("\n");
1976         }
1977         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1978         size = cachep->object_size;
1979         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1980                 int limit;
1981                 limit = 16;
1982                 if (i + limit > size)
1983                         limit = size - i;
1984                 dump_line(realobj, i, limit);
1985         }
1986 }
1987
1988 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1989 {
1990         char *realobj;
1991         int size, i;
1992         int lines = 0;
1993
1994         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1995         size = cachep->object_size;
1996
1997         for (i = 0; i < size; i++) {
1998                 char exp = POISON_FREE;
1999                 if (i == size - 1)
2000                         exp = POISON_END;
2001                 if (realobj[i] != exp) {
2002                         int limit;
2003                         /* Mismatch ! */
2004                         /* Print header */
2005                         if (lines == 0) {
2006                                 printk(KERN_ERR
2007                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
2008                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
2009                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
2010                         }
2011                         /* Hexdump the affected line */
2012                         i = (i / 16) * 16;
2013                         limit = 16;
2014                         if (i + limit > size)
2015                                 limit = size - i;
2016                         dump_line(realobj, i, limit);
2017                         i += 16;
2018                         lines++;
2019                         /* Limit to 5 lines */
2020                         if (lines > 5)
2021                                 break;
2022                 }
2023         }
2024         if (lines != 0) {
2025                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
2026                  * exist:
2027                  */
2028                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
2029                 unsigned int objnr;
2030
2031                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2032                 if (objnr) {
2033                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
2034                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2035                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
2036                                realobj, size);
2037                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2038                 }
2039                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
2040                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
2041                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2042                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
2043                                realobj, size);
2044                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2045                 }
2046         }
2047 }
2048 #endif
2049
2050 #if DEBUG
2051 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2052 {
2053         int i;
2054         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2055                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2056
2057                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2058 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2059                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
2060                                         OFF_SLAB(cachep))
2061                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2062                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2063                         else
2064                                 check_poison_obj(cachep, objp);
2065 #else
2066                         check_poison_obj(cachep, objp);
2067 #endif
2068                 }
2069                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2070                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2071                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
2072                                            "was overwritten");
2073                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2074                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
2075                                            "was overwritten");
2076                 }
2077         }
2078 }
2079 #else
2080 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2081 {
2082 }
2083 #endif
2084
2085 /**
2086  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2087  * @cachep: cache pointer being destroyed
2088  * @slabp: slab pointer being destroyed
2089  *
2090  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2091  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2092  * cache-lock is not held/needed.
2093  */
2094 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2095 {
2096         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
2097
2098         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2099         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2100                 struct slab_rcu *slab_rcu;
2101
2102                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
2103                 slab_rcu->cachep = cachep;
2104                 slab_rcu->addr = addr;
2105                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
2106         } else {
2107                 kmem_freepages(cachep, addr);
2108                 if (OFF_SLAB(cachep))
2109                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2110         }
2111 }
2112
2113 /**
2114  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2115  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2116  * @size: size of objects to be created in this cache.
2117  * @align: required alignment for the objects.
2118  * @flags: slab allocation flags
2119  *
2120  * Also calculates the number of objects per slab.
2121  *
2122  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2123  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2124  * towards high-order requests, this should be changed.
2125  */
2126 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2127                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2128 {
2129         unsigned long offslab_limit;
2130         size_t left_over = 0;
2131         int gfporder;
2132
2133         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2134                 unsigned int num;
2135                 size_t remainder;
2136
2137                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2138                 if (!num)
2139                         continue;
2140
2141                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2142                         /*
2143                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2144                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2145                          * looping condition in cache_grow().
2146                          */
2147                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2148                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2149
2150                         if (num > offslab_limit)
2151                                 break;
2152                 }
2153
2154                 /* Found something acceptable - save it away */
2155                 cachep->num = num;
2156                 cachep->gfporder = gfporder;
2157                 left_over = remainder;
2158
2159                 /*
2160                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2161                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2162                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2163                  */
2164                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2165                         break;
2166
2167                 /*
2168                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2169                  * currently bad for the gfp()s.
2170                  */
2171                 if (gfporder >= slab_max_order)
2172                         break;
2173
2174                 /*
2175                  * Acceptable internal fragmentation?
2176                  */
2177                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2178                         break;
2179         }
2180         return left_over;
2181 }
2182
2183 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2184 {
2185         if (slab_state >= FULL)
2186                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2187
2188         if (slab_state == DOWN) {
2189                 /*
2190                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2191                  * The setup_list3s is taken care
2192                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2193                  */
2194                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2195                 slab_state = PARTIAL;
2196         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2197                 /*
2198                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2199                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2200                  * further caches will BUG().
2201                  */
2202                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2203
2204                 /*
2205                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2206                  * the second cache, then we need to set up all its list3s,
2207                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2208                  */
2209                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2210                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2211                         slab_state = PARTIAL_L3;
2212                 else
2213                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2214         } else {
2215                 /* Remaining boot caches */
2216                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2217                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2218
2219                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2220                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2221                         slab_state = PARTIAL_L3;
2222                 } else {
2223                         int node;
2224                         for_each_online_node(node) {
2225                                 cachep->node[node] =
2226                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node),
2227                                                 gfp, node);
2228                                 BUG_ON(!cachep->node[node]);
2229                                 kmem_list3_init(cachep->node[node]);
2230                         }
2231                 }
2232         }
2233         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
2234                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2235                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2236
2237         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2238         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2239         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2240         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2241         cachep->batchcount = 1;
2242         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2243         return 0;
2244 }
2245
2246 /**
2247  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2248  * @cachep: cache management descriptor
2249  * @flags: SLAB flags
2250  *
2251  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2252  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2253  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2254  *
2255  * The flags are
2256  *
2257  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2258  * to catch references to uninitialised memory.
2259  *
2260  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2261  * for buffer overruns.
2262  *
2263  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2264  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2265  * as davem.
2266  */
2267 int
2268 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2269 {
2270         size_t left_over, slab_size, ralign;
2271         gfp_t gfp;
2272         int err;
2273         size_t size = cachep->size;
2274
2275 #if DEBUG
2276 #if FORCED_DEBUG
2277         /*
2278          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2279          * large objects, if the increased size would increase the object size
2280          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2281          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2282          */
2283         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2284                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2285                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2286         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2287                 flags |= SLAB_POISON;
2288 #endif
2289         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2290                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2291 #endif
2292
2293         /*
2294          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2295          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2296          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2297          */
2298         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2299                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2300                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2301         }
2302
2303         /*
2304          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2305          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2306          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2307          */
2308         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2309                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2310
2311         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2312                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2313                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2314                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2315                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2316                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2317         }
2318
2319         /* 3) caller mandated alignment */
2320         if (ralign < cachep->align) {
2321                 ralign = cachep->align;
2322         }
2323         /* disable debug if necessary */
2324         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2325                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2326         /*
2327          * 4) Store it.
2328          */
2329         cachep->align = ralign;
2330
2331         if (slab_is_available())
2332                 gfp = GFP_KERNEL;
2333         else
2334                 gfp = GFP_NOWAIT;
2335
2336         setup_node_pointer(cachep);
2337 #if DEBUG
2338
2339         /*
2340          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2341          * into align above.
2342          */
2343         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2344                 /* add space for red zone words */
2345                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2346                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2347         }
2348         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2349                 /* user store requires one word storage behind the end of
2350                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2351                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2352                  */
2353                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2354                         size += REDZONE_ALIGN;
2355                 else
2356                         size += BYTES_PER_WORD;
2357         }
2358 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2359         if (size >= kmalloc_size(INDEX_L3 + 1)
2360             && cachep->object_size > cache_line_size() && ALIGN(size, align) < PAGE_SIZE) {
2361                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, align);
2362                 size = PAGE_SIZE;
2363         }
2364 #endif
2365 #endif
2366
2367         /*
2368          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2369          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2370          * it too early on. Always use on-slab management when
2371          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2372          */
2373         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2374             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2375                 /*
2376                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2377                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2378                  */
2379                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2380
2381         size = ALIGN(size, cachep->align);
2382
2383         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2384
2385         if (!cachep->num)
2386                 return -E2BIG;
2387
2388         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2389                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2390
2391         /*
2392          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2393          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2394          */
2395         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2396                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2397                 left_over -= slab_size;
2398         }
2399
2400         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2401                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2402                 slab_size =
2403                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2404
2405 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2406                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2407                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2408                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2409                  */
2410                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2411                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2412 #endif
2413         }
2414
2415         cachep->colour_off = cache_line_size();
2416         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2417         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2418                 cachep->colour_off = cachep->align;
2419         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2420         cachep->slab_size = slab_size;
2421         cachep->flags = flags;
2422         cachep->allocflags = 0;
2423         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2424                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2425         cachep->size = size;
2426         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2427
2428         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2429                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2430                 /*
2431                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2432                  * But since we go off slab only for object size greater than
2433                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2434                  * this should not happen at all.
2435                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2436                  */
2437                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2438         }
2439
2440         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2441         if (err) {
2442                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2443                 return err;
2444         }
2445
2446         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2447                 /*
2448                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2449                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2450                  */
2451                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2452
2453                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2454         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2455                 on_slab_lock_classes(cachep);
2456
2457         return 0;
2458 }
2459
2460 #if DEBUG
2461 static void check_irq_off(void)
2462 {
2463         BUG_ON(!irqs_disabled());
2464 }
2465
2466 static void check_irq_on(void)
2467 {
2468         BUG_ON(irqs_disabled());
2469 }
2470
2471 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2472 {
2473 #ifdef CONFIG_SMP
2474         check_irq_off();
2475         assert_spin_locked(&cachep->node[numa_mem_id()]->list_lock);
2476 #endif
2477 }
2478
2479 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2480 {
2481 #ifdef CONFIG_SMP
2482         check_irq_off();
2483         assert_spin_locked(&cachep->node[node]->list_lock);
2484 #endif
2485 }
2486
2487 #else
2488 #define check_irq_off() do { } while(0)
2489 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2490 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2491 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2492 #endif
2493
2494 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *l3,
2495                         struct array_cache *ac,
2496                         int force, int node);
2497
2498 static void do_drain(void *arg)
2499 {
2500         struct kmem_cache *cachep = arg;
2501         struct array_cache *ac;
2502         int node = numa_mem_id();
2503
2504         check_irq_off();
2505         ac = cpu_cache_get(cachep);
2506         spin_lock(&cachep->node[node]->list_lock);
2507         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2508         spin_unlock(&cachep->node[node]->list_lock);
2509         ac->avail = 0;
2510 }
2511
2512 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2513 {
2514         struct kmem_cache_node *l3;
2515         int node;
2516
2517         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2518         check_irq_on();
2519         for_each_online_node(node) {
2520                 l3 = cachep->node[node];
2521                 if (l3 && l3->alien)
2522                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2523         }
2524
2525         for_each_online_node(node) {
2526                 l3 = cachep->node[node];
2527                 if (l3)
2528                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2529         }
2530 }
2531
2532 /*
2533  * Remove slabs from the list of free slabs.
2534  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2535  *
2536  * Returns the actual number of slabs released.
2537  */
2538 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2539                         struct kmem_cache_node *l3, int tofree)
2540 {
2541         struct list_head *p;
2542         int nr_freed;
2543         struct slab *slabp;
2544
2545         nr_freed = 0;
2546         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2547
2548                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2549                 p = l3->slabs_free.prev;
2550                 if (p == &l3->slabs_free) {
2551                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2552                         goto out;
2553                 }
2554
2555                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2556 #if DEBUG
2557                 BUG_ON(slabp->inuse);
2558 #endif
2559                 list_del(&slabp->list);
2560                 /*
2561                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2562                  * to the cache.
2563                  */
2564                 l3->free_objects -= cache->num;
2565                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2566                 slab_destroy(cache, slabp);
2567                 nr_freed++;
2568         }
2569 out:
2570         return nr_freed;
2571 }
2572
2573 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2574 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2575 {
2576         int ret = 0, i = 0;
2577         struct kmem_cache_node *l3;
2578
2579         drain_cpu_caches(cachep);
2580
2581         check_irq_on();
2582         for_each_online_node(i) {
2583                 l3 = cachep->node[i];
2584                 if (!l3)
2585                         continue;
2586
2587                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2588
2589                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2590                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2591         }
2592         return (ret ? 1 : 0);
2593 }
2594
2595 /**
2596  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2597  * @cachep: The cache to shrink.
2598  *
2599  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2600  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2601  */
2602 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2603 {
2604         int ret;
2605         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2606
2607         get_online_cpus();
2608         mutex_lock(&slab_mutex);
2609         ret = __cache_shrink(cachep);
2610         mutex_unlock(&slab_mutex);
2611         put_online_cpus();
2612         return ret;
2613 }
2614 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2615
2616 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2617 {
2618         int i;
2619         struct kmem_cache_node *l3;
2620         int rc = __cache_shrink(cachep);
2621
2622         if (rc)
2623                 return rc;
2624
2625         for_each_online_cpu(i)
2626             kfree(cachep->array[i]);
2627
2628         /* NUMA: free the list3 structures */
2629         for_each_online_node(i) {
2630                 l3 = cachep->node[i];
2631                 if (l3) {
2632                         kfree(l3->shared);
2633                         free_alien_cache(l3->alien);
2634                         kfree(l3);
2635                 }
2636         }
2637         return 0;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Get the memory for a slab management obj.
2642  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2643  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2644  * come from the same cache which is getting created because,
2645  * when we are searching for an appropriate cache for these
2646  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2647  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2648  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2649  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2650  */
2651 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2652                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2653                                    int nodeid)
2654 {
2655         struct slab *slabp;
2656
2657         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2658                 /* Slab management obj is off-slab. */
2659                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2660                                               local_flags, nodeid);
2661                 /*
2662                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2663                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2664                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2665                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2666                  */
2667                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2668                                    local_flags);
2669                 if (!slabp)
2670                         return NULL;
2671         } else {
2672                 slabp = objp + colour_off;
2673                 colour_off += cachep->slab_size;
2674         }
2675         slabp->inuse = 0;
2676         slabp->colouroff = colour_off;
2677         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2678         slabp->nodeid = nodeid;
2679         slabp->free = 0;
2680         return slabp;
2681 }
2682
2683 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2684 {
2685         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2686 }
2687
2688 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2689                             struct slab *slabp)
2690 {
2691         int i;
2692
2693         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2694                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2695 #if DEBUG
2696                 /* need to poison the objs? */
2697                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2698                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2699                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2700                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2701
2702                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2703                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2704                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2705                 }
2706                 /*
2707                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2708                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2709                  * They must also be threaded.
2710                  */
2711                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2712                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2713
2714                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2715                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2716                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2717                                            " end of an object");
2718                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2719                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2720                                            " start of an object");
2721                 }
2722                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2723                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2724                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2725                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2726 #else
2727                 if (cachep->ctor)
2728                         cachep->ctor(objp);
2729 #endif
2730                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2731         }
2732         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2733 }
2734
2735 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2736 {
2737         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2738                 if (flags & GFP_DMA)
2739                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2740                 else
2741                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2742         }
2743 }
2744
2745 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2746                                 int nodeid)
2747 {
2748         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2749         kmem_bufctl_t next;
2750
2751         slabp->inuse++;
2752         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2753 #if DEBUG
2754         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2755         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2756 #endif
2757         slabp->free = next;
2758
2759         return objp;
2760 }
2761
2762 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2763                                 void *objp, int nodeid)
2764 {
2765         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2766
2767 #if DEBUG
2768         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2769         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2770
2771         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2772                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2773                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2774                 BUG();
2775         }
2776 #endif
2777         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2778         slabp->free = objnr;
2779         slabp->inuse--;
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2784  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2785  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2786  */
2787 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2788                            void *addr)
2789 {
2790         int nr_pages;
2791         struct page *page;
2792
2793         page = virt_to_page(addr);
2794
2795         nr_pages = 1;
2796         if (likely(!PageCompound(page)))
2797                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2798
2799         do {
2800                 page->slab_cache = cache;
2801                 page->slab_page = slab;
2802                 page++;
2803         } while (--nr_pages);
2804 }
2805
2806 /*
2807  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2808  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2809  */
2810 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2811                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2812 {
2813         struct slab *slabp;
2814         size_t offset;
2815         gfp_t local_flags;
2816         struct kmem_cache_node *l3;
2817
2818         /*
2819          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2820          * critical path in kmem_cache_alloc().
2821          */
2822         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2823         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2824
2825         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2826         check_irq_off();
2827         l3 = cachep->node[nodeid];
2828         spin_lock(&l3->list_lock);
2829
2830         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2831         offset = l3->colour_next;
2832         l3->colour_next++;
2833         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2834                 l3->colour_next = 0;
2835         spin_unlock(&l3->list_lock);
2836
2837         offset *= cachep->colour_off;
2838
2839         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2840                 local_irq_enable();
2841
2842         /*
2843          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2844          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2845          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2846          * will eventually be caught here (where it matters).
2847          */
2848         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2849
2850         /*
2851          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2852          * 'nodeid'.
2853          */
2854         if (!objp)
2855                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2856         if (!objp)
2857                 goto failed;
2858
2859         /* Get slab management. */
2860         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2861                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2862         if (!slabp)
2863                 goto opps1;
2864
2865         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2866
2867         cache_init_objs(cachep, slabp);
2868
2869         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2870                 local_irq_disable();
2871         check_irq_off();
2872         spin_lock(&l3->list_lock);
2873
2874         /* Make slab active. */
2875         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2876         STATS_INC_GROWN(cachep);
2877         l3->free_objects += cachep->num;
2878         spin_unlock(&l3->list_lock);
2879         return 1;
2880 opps1:
2881         kmem_freepages(cachep, objp);
2882 failed:
2883         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2884                 local_irq_disable();
2885         return 0;
2886 }
2887
2888 #if DEBUG
2889
2890 /*
2891  * Perform extra freeing checks:
2892  * - detect bad pointers.
2893  * - POISON/RED_ZONE checking
2894  */
2895 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2896 {
2897         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2898                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2899                        (unsigned long)objp);
2900                 BUG();
2901         }
2902 }
2903
2904 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2905 {
2906         unsigned long long redzone1, redzone2;
2907
2908         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2909         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2910
2911         /*
2912          * Redzone is ok.
2913          */
2914         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2915                 return;
2916
2917         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2918                 slab_error(cache, "double free detected");
2919         else
2920                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2921
2922         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2923                         obj, redzone1, redzone2);
2924 }
2925
2926 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2927                                    unsigned long caller)
2928 {
2929         struct page *page;
2930         unsigned int objnr;
2931         struct slab *slabp;
2932
2933         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2934
2935         objp -= obj_offset(cachep);
2936         kfree_debugcheck(objp);
2937         page = virt_to_head_page(objp);
2938
2939         slabp = page->slab_page;
2940
2941         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2942                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2943                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2944                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2945         }
2946         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2947                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2948
2949         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2950
2951         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2952         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2953
2954 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2955         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2956 #endif
2957         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2958 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2959                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2960                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
2961                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2962                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2963                 } else {
2964                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2965                 }
2966 #else
2967                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2968 #endif
2969         }
2970         return objp;
2971 }
2972
2973 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2974 {
2975         kmem_bufctl_t i;
2976         int entries = 0;
2977
2978         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2979         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2980                 entries++;
2981                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2982                         goto bad;
2983         }
2984         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2985 bad:
2986                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2987                         "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Tainted(%s). Hexdump:\n",
2988                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse,
2989                         print_tainted());
2990                 print_hex_dump(KERN_ERR, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 1, slabp,
2991                         sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t),
2992                         1);
2993                 BUG();
2994         }
2995 }
2996 #else
2997 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2998 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2999 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
3000 #endif
3001
3002 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3003                                                         bool force_refill)
3004 {
3005         int batchcount;
3006         struct kmem_cache_node *l3;
3007         struct array_cache *ac;
3008         int node;
3009
3010         check_irq_off();
3011         node = numa_mem_id();
3012         if (unlikely(force_refill))
3013                 goto force_grow;
3014 retry:
3015         ac = cpu_cache_get(cachep);
3016         batchcount = ac->batchcount;
3017         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3018                 /*
3019                  * If there was little recent activity on this cache, then
3020                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3021                  * refill bouncing.
3022                  */
3023                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3024         }
3025         l3 = cachep->node[node];
3026
3027         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3028         spin_lock(&l3->list_lock);
3029
3030         /* See if we can refill from the shared array */
3031         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
3032                 l3->shared->touched = 1;
3033                 goto alloc_done;
3034         }
3035
3036         while (batchcount > 0) {
3037                 struct list_head *entry;
3038                 struct slab *slabp;
3039                 /* Get slab alloc is to come from. */
3040                 entry = l3->slabs_partial.next;
3041                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3042                         l3->free_touched = 1;
3043                         entry = l3->slabs_free.next;
3044                         if (entry == &l3->slabs_free)
3045                                 goto must_grow;
3046                 }
3047
3048                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3049                 check_slabp(cachep, slabp);
3050                 check_spinlock_acquired(cachep);
3051
3052                 /*
3053                  * The slab was either on partial or free list so
3054                  * there must be at least one object available for
3055                  * allocation.
3056                  */
3057                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3058
3059                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3060                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3061                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3062                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3063
3064                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
3065                                                                         node));
3066                 }
3067                 check_slabp(cachep, slabp);
3068
3069                 /* move slabp to correct slabp list: */
3070                 list_del(&slabp->list);
3071                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3072                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3073                 else
3074                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3075         }
3076
3077 must_grow:
3078         l3->free_objects -= ac->avail;
3079 alloc_done:
3080         spin_unlock(&l3->list_lock);
3081
3082         if (unlikely(!ac->avail)) {
3083                 int x;
3084 force_grow:
3085                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3086
3087                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3088                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3089                 node = numa_mem_id();
3090
3091                 /* no objects in sight? abort */
3092                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3093                         return NULL;
3094
3095                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3096                         goto retry;
3097         }
3098         ac->touched = 1;
3099
3100         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3101 }
3102
3103 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3104                                                 gfp_t flags)
3105 {
3106         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3107 #if DEBUG
3108         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3109 #endif
3110 }
3111
3112 #if DEBUG
3113 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3114                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3115 {
3116         if (!objp)
3117                 return objp;
3118         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3119 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3120                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3121                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3122                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3123                 else
3124                         check_poison_obj(cachep, objp);
3125 #else
3126                 check_poison_obj(cachep, objp);
3127 #endif
3128                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3129         }
3130         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3131                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3132
3133         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3134                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3135                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3136                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3137                                                 " object was overwritten");
3138                         printk(KERN_ERR
3139                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3140                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3141                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3142                 }
3143                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3144                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3145         }
3146 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3147         {
3148                 struct slab *slabp;
3149                 unsigned objnr;
3150
3151                 slabp = virt_to_head_page(objp)->slab_page;
3152                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->size;
3153                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3154         }
3155 #endif
3156         objp += obj_offset(cachep);
3157         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3158                 cachep->ctor(objp);
3159         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3160             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3161                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3162                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3163         }
3164         return objp;
3165 }
3166 #else
3167 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3168 #endif
3169
3170 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3171 {
3172         if (cachep == kmem_cache)
3173                 return false;
3174
3175         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3176 }
3177
3178 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3179 {
3180         void *objp;
3181         struct array_cache *ac;
3182         bool force_refill = false;
3183
3184         check_irq_off();
3185
3186         ac = cpu_cache_get(cachep);
3187         if (likely(ac->avail)) {
3188                 ac->touched = 1;
3189                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3190
3191                 /*
3192                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3193                  * by the current flags
3194                  */
3195                 if (objp) {
3196                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3197                         goto out;
3198                 }
3199                 force_refill = true;
3200         }
3201
3202         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3203         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3204         /*
3205          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3206          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3207          */
3208         ac = cpu_cache_get(cachep);
3209
3210 out:
3211         /*
3212          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3213          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3214          * treat the array pointers as a reference to the object.
3215          */
3216         if (objp)
3217                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3218         return objp;
3219 }
3220
3221 #ifdef CONFIG_NUMA
3222 /*
3223  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3224  *
3225  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3226  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3227  */
3228 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3229 {
3230         int nid_alloc, nid_here;
3231
3232         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3233                 return NULL;
3234         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3235         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3236                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3237         else if (current->mempolicy)
3238                 nid_alloc = slab_node();
3239         if (nid_alloc != nid_here)
3240                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3241         return NULL;
3242 }
3243
3244 /*
3245  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3246  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3247  * available node for available objects. If that fails then we
3248  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3249  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3250  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3251  */
3252 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3253 {
3254         struct zonelist *zonelist;
3255         gfp_t local_flags;
3256         struct zoneref *z;
3257         struct zone *zone;
3258         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3259         void *obj = NULL;
3260         int nid;
3261         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3262
3263         if (flags & __GFP_THISNODE)
3264                 return NULL;
3265
3266         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3267
3268 retry_cpuset:
3269         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3270         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3271
3272 retry:
3273         /*
3274          * Look through allowed nodes for objects available
3275          * from existing per node queues.
3276          */
3277         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3278                 nid = zone_to_nid(zone);
3279
3280                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3281                         cache->node[nid] &&
3282                         cache->node[nid]->free_objects) {
3283                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3284                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3285                                 if (obj)
3286                                         break;
3287                 }
3288         }
3289
3290         if (!obj) {
3291                 /*
3292                  * This allocation will be performed within the constraints
3293                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3294                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3295                  * set and go into memory reserves if necessary.
3296                  */
3297                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3298                         local_irq_enable();
3299                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3300                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3301                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3302                         local_irq_disable();
3303                 if (obj) {
3304                         /*
3305                          * Insert into the appropriate per node queues
3306                          */
3307                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3308                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3309                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3310                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3311                                 if (!obj)
3312                                         /*
3313                                          * Another processor may allocate the
3314                                          * objects in the slab since we are
3315                                          * not holding any locks.
3316                                          */
3317                                         goto retry;
3318                         } else {
3319                                 /* cache_grow already freed obj */
3320                                 obj = NULL;
3321                         }
3322                 }
3323         }
3324
3325         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3326                 goto retry_cpuset;
3327         return obj;
3328 }
3329
3330 /*
3331  * A interface to enable slab creation on nodeid
3332  */
3333 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3334                                 int nodeid)
3335 {
3336         struct list_head *entry;
3337         struct slab *slabp;
3338         struct kmem_cache_node *l3;
3339         void *obj;
3340         int x;
3341
3342         l3 = cachep->node[nodeid];
3343         BUG_ON(!l3);
3344
3345 retry:
3346         check_irq_off();
3347         spin_lock(&l3->list_lock);
3348         entry = l3->slabs_partial.next;
3349         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3350                 l3->free_touched = 1;
3351                 entry = l3->slabs_free.next;
3352                 if (entry == &l3->slabs_free)
3353                         goto must_grow;
3354         }
3355
3356         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3357         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3358         check_slabp(cachep, slabp);
3359
3360         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3361         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3362         STATS_SET_HIGH(cachep);
3363
3364         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3365
3366         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3367         check_slabp(cachep, slabp);
3368         l3->free_objects--;
3369         /* move slabp to correct slabp list: */
3370         list_del(&slabp->list);
3371
3372         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3373                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3374         else
3375                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3376
3377         spin_unlock(&l3->list_lock);
3378         goto done;
3379
3380 must_grow:
3381         spin_unlock(&l3->list_lock);
3382         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3383         if (x)
3384                 goto retry;
3385
3386         return fallback_alloc(cachep, flags);
3387
3388 done:
3389         return obj;
3390 }
3391
3392 /**
3393  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3394  * @cachep: The cache to allocate from.
3395  * @flags: See kmalloc().
3396  * @nodeid: node number of the target node.
3397  * @caller: return address of caller, used for debug information
3398  *
3399  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3400  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3401  *
3402  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3403  */
3404 static __always_inline void *
3405 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3406                    unsigned long caller)
3407 {
3408         unsigned long save_flags;
3409         void *ptr;
3410         int slab_node = numa_mem_id();
3411
3412         flags &= gfp_allowed_mask;
3413
3414         lockdep_trace_alloc(flags);
3415
3416         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3417                 return NULL;
3418
3419         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3420
3421         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3422         local_irq_save(save_flags);
3423
3424         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3425                 nodeid = slab_node;
3426
3427         if (unlikely(!cachep->node[nodeid])) {
3428                 /* Node not bootstrapped yet */
3429                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3430                 goto out;
3431         }
3432
3433         if (nodeid == slab_node) {
3434                 /*
3435                  * Use the locally cached objects if possible.
3436                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3437                  * to other nodes. It may fail while we still have
3438                  * objects on other nodes available.
3439                  */
3440                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3441                 if (ptr)
3442                         goto out;
3443         }
3444         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3445         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3446   out:
3447         local_irq_restore(save_flags);
3448         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3449         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3450                                  flags);
3451
3452         if (likely(ptr))
3453                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3454
3455         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3456                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3457
3458         return ptr;
3459 }
3460
3461 static __always_inline void *
3462 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3463 {
3464         void *objp;
3465
3466         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3467                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3468                 if (objp)
3469                         goto out;
3470         }
3471         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3472
3473         /*
3474          * We may just have run out of memory on the local node.
3475          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3476          */
3477         if (!objp)
3478                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3479
3480   out:
3481         return objp;
3482 }
3483 #else
3484
3485 static __always_inline void *
3486 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3487 {
3488         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3489 }
3490
3491 #endif /* CONFIG_NUMA */
3492
3493 static __always_inline void *
3494 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3495 {
3496         unsigned long save_flags;
3497         void *objp;
3498
3499         flags &= gfp_allowed_mask;
3500
3501         lockdep_trace_alloc(flags);
3502
3503         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3504                 return NULL;
3505
3506         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3507
3508         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3509         local_irq_save(save_flags);
3510         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3511         local_irq_restore(save_flags);
3512         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3513         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3514                                  flags);
3515         prefetchw(objp);
3516
3517         if (likely(objp))
3518                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3519
3520         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3521                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3522
3523         return objp;
3524 }
3525
3526 /*
3527  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3528  */
3529 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3530                        int node)
3531 {
3532         int i;
3533         struct kmem_cache_node *l3;
3534
3535         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3536                 void *objp;
3537                 struct slab *slabp;
3538
3539                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3540                 objp = objpp[i];
3541
3542                 slabp = virt_to_slab(objp);
3543                 l3 = cachep->node[node];
3544                 list_del(&slabp->list);
3545                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3546                 check_slabp(cachep, slabp);
3547                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3548                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3549                 l3->free_objects++;
3550                 check_slabp(cachep, slabp);
3551
3552                 /* fixup slab chains */
3553                 if (slabp->inuse == 0) {
3554                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3555                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3556                                 /* No need to drop any previously held
3557                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3558                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3559                                  * a different cache, refer to comments before
3560                                  * alloc_slabmgmt.
3561                                  */
3562                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3563                         } else {
3564                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3565                         }
3566                 } else {
3567                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3568                          * partial list on free - maximum time for the
3569                          * other objects to be freed, too.
3570                          */
3571                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3572                 }
3573         }
3574 }
3575
3576 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3577 {
3578         int batchcount;
3579         struct kmem_cache_node *l3;
3580         int node = numa_mem_id();
3581
3582         batchcount = ac->batchcount;
3583 #if DEBUG
3584         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3585 #endif
3586         check_irq_off();
3587         l3 = cachep->node[node];
3588         spin_lock(&l3->list_lock);
3589         if (l3->shared) {
3590                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3591                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3592                 if (max) {
3593                         if (batchcount > max)
3594                                 batchcount = max;
3595                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3596                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3597                         shared_array->avail += batchcount;
3598                         goto free_done;
3599                 }
3600         }
3601
3602         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3603 free_done:
3604 #if STATS
3605         {
3606                 int i = 0;
3607                 struct list_head *p;
3608
3609                 p = l3->slabs_free.next;
3610                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3611                         struct slab *slabp;
3612
3613                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3614                         BUG_ON(slabp->inuse);
3615
3616                         i++;
3617                         p = p->next;
3618                 }
3619                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3620         }
3621 #endif
3622         spin_unlock(&l3->list_lock);
3623         ac->avail -= batchcount;
3624         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3625 }
3626
3627 /*
3628  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3629  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3630  */
3631 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3632                                 unsigned long caller)
3633 {
3634         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3635
3636         check_irq_off();
3637         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3638         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3639
3640         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3641
3642         /*
3643          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3644          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3645          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3646          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3647          * the cache.
3648          */
3649         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3650                 return;
3651
3652         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3653                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3654         } else {
3655                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3656                 cache_flusharray(cachep, ac);
3657         }
3658
3659         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3660 }
3661
3662 /**
3663  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3664  * @cachep: The cache to allocate from.
3665  * @flags: See kmalloc().
3666  *
3667  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3668  * if the cache has no available objects.
3669  */
3670 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3671 {
3672         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3673
3674         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3675                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3676
3677         return ret;
3678 }
3679 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3680
3681 #ifdef CONFIG_TRACING
3682 void *
3683 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3684 {
3685         void *ret;
3686
3687         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3688
3689         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3690                       size, cachep->size, flags);
3691         return ret;
3692 }
3693 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3694 #endif
3695
3696 #ifdef CONFIG_NUMA
3697 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3698 {
3699         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3700
3701         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3702                                     cachep->object_size, cachep->size,
3703                                     flags, nodeid);
3704
3705         return ret;
3706 }
3707 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3708
3709 #ifdef CONFIG_TRACING
3710 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3711                                   gfp_t flags,
3712                                   int nodeid,
3713                                   size_t size)
3714 {
3715         void *ret;
3716
3717         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3718
3719         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3720                            size, cachep->size,
3721                            flags, nodeid);
3722         return ret;
3723 }
3724 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3725 #endif
3726
3727 static __always_inline void *
3728 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3729 {
3730         struct kmem_cache *cachep;
3731
3732         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3733         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3734                 return cachep;
3735         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3736 }
3737
3738 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3739 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3740 {
3741         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3742 }
3743 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3744
3745 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3746                 int node, unsigned long caller)
3747 {
3748         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3749 }
3750 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3751 #else
3752 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3753 {
3754         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3755 }
3756 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3757 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3758 #endif /* CONFIG_NUMA */
3759
3760 /**
3761  * __do_kmalloc - allocate memory
3762  * @size: how many bytes of memory are required.
3763  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3764  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3765  */
3766 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3767                                           unsigned long caller)
3768 {
3769         struct kmem_cache *cachep;
3770         void *ret;
3771
3772         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3773          * __ with kmem_.
3774          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3775          * functions.
3776          */
3777         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3778         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3779                 return cachep;
3780         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3781
3782         trace_kmalloc(caller, ret,
3783                       size, cachep->size, flags);
3784
3785         return ret;
3786 }
3787
3788
3789 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3790 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3791 {
3792         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3793 }
3794 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3795
3796 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3797 {
3798         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3799 }
3800 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3801
3802 #else
3803 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3804 {
3805         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3806 }
3807 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3808 #endif
3809
3810 /**
3811  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3812  * @cachep: The cache the allocation was from.
3813  * @objp: The previously allocated object.
3814  *
3815  * Free an object which was previously allocated from this
3816  * cache.
3817  */
3818 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3819 {
3820         unsigned long flags;
3821         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3822         if (!cachep)
3823                 return;
3824
3825         local_irq_save(flags);
3826         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3827         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3828                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3829         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3830         local_irq_restore(flags);
3831
3832         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3833 }
3834 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3835
3836 /**
3837  * kfree - free previously allocated memory
3838  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3839  *
3840  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3841  *
3842  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3843  * or you will run into trouble.
3844  */
3845 void kfree(const void *objp)
3846 {
3847         struct kmem_cache *c;
3848         unsigned long flags;
3849
3850         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3851
3852         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3853                 return;
3854         local_irq_save(flags);
3855         kfree_debugcheck(objp);
3856         c = virt_to_cache(objp);
3857         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3858
3859         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3860         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3861         local_irq_restore(flags);
3862 }
3863 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3864
3865 /*
3866  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3867  */
3868 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3869 {
3870         int node;
3871         struct kmem_cache_node *l3;
3872         struct array_cache *new_shared;
3873         struct array_cache **new_alien = NULL;
3874
3875         for_each_online_node(node) {
3876
3877                 if (use_alien_caches) {
3878                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3879                         if (!new_alien)
3880                                 goto fail;
3881                 }
3882
3883                 new_shared = NULL;
3884                 if (cachep->shared) {
3885                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3886                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3887                                         0xbaadf00d, gfp);
3888                         if (!new_shared) {
3889                                 free_alien_cache(new_alien);
3890                                 goto fail;
3891                         }
3892                 }
3893
3894                 l3 = cachep->node[node];
3895                 if (l3) {
3896                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3897
3898                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3899
3900                         if (shared)
3901                                 free_block(cachep, shared->entry,
3902                                                 shared->avail, node);
3903
3904                         l3->shared = new_shared;
3905                         if (!l3->alien) {
3906                                 l3->alien = new_alien;
3907                                 new_alien = NULL;
3908                         }
3909                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3910                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3911                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3912                         kfree(shared);
3913                         free_alien_cache(new_alien);
3914                         continue;
3915                 }
3916                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
3917                 if (!l3) {
3918                         free_alien_cache(new_alien);
3919                         kfree(new_shared);
3920                         goto fail;
3921                 }
3922
3923                 kmem_list3_init(l3);
3924                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3925                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3926                 l3->shared = new_shared;
3927                 l3->alien = new_alien;
3928                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3929                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3930                 cachep->node[node] = l3;
3931         }
3932         return 0;
3933
3934 fail:
3935         if (!cachep->list.next) {
3936                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3937                 node--;
3938                 while (node >= 0) {
3939                         if (cachep->node[node]) {
3940                                 l3 = cachep->node[node];
3941
3942                                 kfree(l3->shared);
3943                                 free_alien_cache(l3->alien);
3944                                 kfree(l3);
3945                                 cachep->node[node] = NULL;
3946                         }
3947                         node--;
3948                 }
3949         }
3950         return -ENOMEM;
3951 }
3952
3953 struct ccupdate_struct {
3954         struct kmem_cache *cachep;
3955         struct array_cache *new[0];
3956 };
3957
3958 static void do_ccupdate_local(void *info)
3959 {
3960         struct ccupdate_struct *new = info;
3961         struct array_cache *old;
3962
3963         check_irq_off();
3964         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3965
3966         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3967         new->new[smp_processor_id()] = old;
3968 }
3969
3970 /* Always called with the slab_mutex held */
3971 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3972                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3973 {
3974         struct ccupdate_struct *new;
3975         int i;
3976
3977         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
3978                       gfp);
3979         if (!new)
3980                 return -ENOMEM;
3981
3982         for_each_online_cpu(i) {
3983                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
3984                                                 batchcount, gfp);
3985                 if (!new->new[i]) {
3986                         for (i--; i >= 0; i--)
3987                                 kfree(new->new[i]);
3988                         kfree(new);
3989                         return -ENOMEM;
3990                 }
3991         }
3992         new->cachep = cachep;
3993
3994         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3995
3996         check_irq_on();
3997         cachep->batchcount = batchcount;
3998         cachep->limit = limit;
3999         cachep->shared = shared;
4000
4001         for_each_online_cpu(i) {
4002                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4003                 if (!ccold)
4004                         continue;
4005                 spin_lock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4006                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
4007                 spin_unlock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4008                 kfree(ccold);
4009         }
4010         kfree(new);
4011         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
4012 }
4013
4014 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4015                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4016 {
4017         int ret;
4018         struct kmem_cache *c = NULL;
4019         int i = 0;
4020
4021         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4022
4023         if (slab_state < FULL)
4024                 return ret;
4025
4026         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
4027                 return ret;
4028
4029         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
4030         for_each_memcg_cache_index(i) {
4031                 c = cache_from_memcg(cachep, i);
4032                 if (c)
4033                         /* return value determined by the parent cache only */
4034                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
4035         }
4036
4037         return ret;
4038 }
4039
4040 /* Called with slab_mutex held always */
4041 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4042 {
4043         int err;
4044         int limit = 0;
4045         int shared = 0;
4046         int batchcount = 0;
4047
4048         if (!is_root_cache(cachep)) {
4049                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
4050                 limit = root->limit;
4051                 shared = root->shared;
4052                 batchcount = root->batchcount;
4053         }
4054
4055         if (limit && shared && batchcount)
4056                 goto skip_setup;
4057         /*
4058          * The head array serves three purposes:
4059          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4060          * - reduce the number of spinlock operations.
4061          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4062          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4063          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4064          * Bonwick.
4065          */
4066         if (cachep->size > 131072)
4067                 limit = 1;
4068         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
4069                 limit = 8;
4070         else if (cachep->size > 1024)
4071                 limit = 24;
4072         else if (cachep->size > 256)
4073                 limit = 54;
4074         else
4075                 limit = 120;
4076
4077         /*
4078          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4079          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4080          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4081          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4082          * replaces Bonwick's magazine layer.
4083          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4084          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4085          */
4086         shared = 0;
4087         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4088                 shared = 8;
4089
4090 #if DEBUG
4091         /*
4092          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4093          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4094          */
4095         if (limit > 32)
4096                 limit = 32;
4097 #endif
4098         batchcount = (limit + 1) / 2;
4099 skip_setup:
4100         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4101         if (err)
4102                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4103                        cachep->name, -err);
4104         return err;
4105 }
4106
4107 /*
4108  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4109  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4110  * if drain_array() is used on the shared array.
4111  */
4112 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *l3,
4113                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4114 {
4115         int tofree;
4116
4117         if (!ac || !ac->avail)
4118                 return;
4119         if (ac->touched && !force) {
4120                 ac->touched = 0;
4121         } else {
4122                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4123                 if (ac->avail) {
4124                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4125                         if (tofree > ac->avail)
4126                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4127                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4128                         ac->avail -= tofree;
4129                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4130                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4131                 }
4132                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4133         }
4134 }
4135
4136 /**
4137  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4138  * @w: work descriptor
4139  *
4140  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4141  * Purpose:
4142  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4143  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4144  *
4145  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4146  * again on the next iteration.
4147  */
4148 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4149 {
4150         struct kmem_cache *searchp;
4151         struct kmem_cache_node *l3;
4152         int node = numa_mem_id();
4153         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4154
4155         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4156                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4157                 goto out;
4158
4159         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4160                 check_irq_on();
4161
4162                 /*
4163                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4164                  * have established with reasonable certainty that
4165                  * we can do some work if the lock was obtained.
4166                  */
4167                 l3 = searchp->node[node];
4168
4169                 reap_alien(searchp, l3);
4170
4171                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4172
4173                 /*
4174                  * These are racy checks but it does not matter
4175                  * if we skip one check or scan twice.
4176                  */
4177                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4178                         goto next;
4179
4180                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4181
4182                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4183
4184                 if (l3->free_touched)
4185                         l3->free_touched = 0;
4186                 else {
4187                         int freed;
4188
4189                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4190                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4191                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4192                 }
4193 next:
4194                 cond_resched();
4195         }
4196         check_irq_on();
4197         mutex_unlock(&slab_mutex);
4198         next_reap_node();
4199 out:
4200         /* Set up the next iteration */
4201         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4202 }
4203
4204 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4205 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4206 {
4207         struct slab *slabp;
4208         unsigned long active_objs;
4209         unsigned long num_objs;
4210         unsigned long active_slabs = 0;
4211         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4212         const char *name;
4213         char *error = NULL;
4214         int node;
4215         struct kmem_cache_node *l3;
4216
4217         active_objs = 0;
4218         num_slabs = 0;
4219         for_each_online_node(node) {
4220                 l3 = cachep->node[node];
4221                 if (!l3)
4222                         continue;
4223
4224                 check_irq_on();
4225                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4226
4227                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4228                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4229                                 error = "slabs_full accounting error";
4230                         active_objs += cachep->num;
4231                         active_slabs++;
4232                 }
4233                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4234                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4235                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4236                         if (!slabp->inuse && !error)
4237                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4238                         active_objs += slabp->inuse;
4239                         active_slabs++;
4240                 }
4241                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4242                         if (slabp->inuse && !error)
4243                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4244                         num_slabs++;
4245                 }
4246                 free_objects += l3->free_objects;
4247                 if (l3->shared)
4248                         shared_avail += l3->shared->avail;
4249
4250                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4251         }
4252         num_slabs += active_slabs;
4253         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4254         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4255                 error = "free_objects accounting error";
4256
4257         name = cachep->name;
4258         if (error)
4259                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4260
4261         sinfo->active_objs = active_objs;
4262         sinfo->num_objs = num_objs;
4263         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4264         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4265         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4266         sinfo->limit = cachep->limit;
4267         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4268         sinfo->shared = cachep->shared;
4269         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4270         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4271 }
4272
4273 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4274 {
4275 #if STATS
4276         {                       /* list3 stats */
4277                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4278                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4279                 unsigned long grown = cachep->grown;
4280                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4281                 unsigned long errors = cachep->errors;
4282                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4283                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4284                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4285                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4286
4287                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4288                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4289                            allocs, high, grown,
4290                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4291                            node_frees, overflows);
4292         }
4293         /* cpu stats */
4294         {
4295                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4296                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4297                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4298                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4299
4300                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4301                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4302         }
4303 #endif
4304 }
4305
4306 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4307 /**
4308  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4309  * @file: unused
4310  * @buffer: user buffer
4311  * @count: data length
4312  * @ppos: unused
4313  */
4314 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4315                        size_t count, loff_t *ppos)
4316 {
4317         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4318         int limit, batchcount, shared, res;
4319         struct kmem_cache *cachep;
4320
4321         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4322                 return -EINVAL;
4323         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4324                 return -EFAULT;
4325         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4326
4327         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4328         if (!tmp)
4329                 return -EINVAL;
4330         *tmp = '\0';
4331         tmp++;
4332         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4333                 return -EINVAL;
4334
4335         /* Find the cache in the chain of caches. */
4336         mutex_lock(&slab_mutex);
4337         res = -EINVAL;
4338         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4339                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4340                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4341                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4342                                 res = 0;
4343                         } else {
4344                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4345                                                        batchcount, shared,
4346                                                        GFP_KERNEL);
4347                         }
4348                         break;
4349                 }
4350         }
4351         mutex_unlock(&slab_mutex);
4352         if (res >= 0)
4353                 res = count;
4354         return res;
4355 }
4356
4357 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4358
4359 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4360 {
4361         mutex_lock(&slab_mutex);
4362         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4363 }
4364
4365 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4366 {
4367         unsigned long *p;
4368         int l;
4369         if (!v)
4370                 return 1;
4371         l = n[1];
4372         p = n + 2;
4373         while (l) {
4374                 int i = l/2;
4375                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4376                 if (*q == v) {
4377                         q[1]++;
4378                         return 1;
4379                 }
4380                 if (*q > v) {
4381                         l = i;
4382                 } else {
4383                         p = q + 2;
4384                         l -= i + 1;
4385                 }
4386         }
4387         if (++n[1] == n[0])
4388                 return 0;
4389         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4390         p[0] = v;
4391         p[1] = 1;
4392         return 1;
4393 }
4394
4395 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4396 {
4397         void *p;
4398         int i;
4399         if (n[0] == n[1])
4400                 return;
4401         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4402                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4403                         continue;
4404                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4405                         return;
4406         }
4407 }
4408
4409 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4410 {
4411 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4412         unsigned long offset, size;
4413         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4414
4415         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4416                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4417                 if (modname[0])
4418                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4419                 return;
4420         }
4421 #endif
4422         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4423 }
4424
4425 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4426 {
4427         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4428         struct slab *slabp;
4429         struct kmem_cache_node *l3;
4430         const char *name;
4431         unsigned long *n = m->private;
4432         int node;
4433         int i;
4434
4435         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4436                 return 0;
4437         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4438                 return 0;
4439
4440         /* OK, we can do it */
4441
4442         n[1] = 0;
4443
4444         for_each_online_node(node) {
4445                 l3 = cachep->node[node];
4446                 if (!l3)
4447                         continue;
4448
4449                 check_irq_on();
4450                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4451
4452                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4453                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4454                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4455                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4456                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4457         }
4458         name = cachep->name;
4459         if (n[0] == n[1]) {
4460                 /* Increase the buffer size */
4461                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4462                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4463                 if (!m->private) {
4464                         /* Too bad, we are really out */
4465                         m->private = n;
4466                         mutex_lock(&slab_mutex);
4467                         return -ENOMEM;
4468                 }
4469                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4470                 kfree(n);
4471                 mutex_lock(&slab_mutex);
4472                 /* Now make sure this entry will be retried */
4473                 m->count = m->size;
4474                 return 0;
4475         }
4476         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4477                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4478                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4479                 seq_putc(m, '\n');
4480         }
4481
4482         return 0;
4483 }
4484
4485 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4486 {
4487         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4488 }
4489
4490 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4491 {
4492         mutex_unlock(&slab_mutex);
4493 }
4494
4495 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4496         .start = leaks_start,
4497         .next = s_next,
4498         .stop = s_stop,
4499         .show = leaks_show,
4500 };
4501
4502 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4503 {
4504         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4505         int ret = -ENOMEM;
4506         if (n) {
4507                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4508                 if (!ret) {
4509                         struct seq_file *m = file->private_data;
4510                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4511                         m->private = n;
4512                         n = NULL;
4513                 }
4514                 kfree(n);
4515         }
4516         return ret;
4517 }
4518
4519 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4520         .open           = slabstats_open,
4521         .read           = seq_read,
4522         .llseek         = seq_lseek,
4523         .release        = seq_release_private,
4524 };
4525 #endif
4526
4527 static int __init slab_proc_init(void)
4528 {
4529 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4530         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4531 #endif
4532         return 0;
4533 }
4534 module_init(slab_proc_init);
4535 #endif
4536
4537 /**
4538  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4539  * @objp: Pointer to the object
4540  *
4541  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4542  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4543  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4544  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4545  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4546  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4547  * must not be freed during the duration of the call.
4548  */
4549 size_t ksize(const void *objp)
4550 {
4551         BUG_ON(!objp);
4552         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4553                 return 0;
4554
4555         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4556 }
4557 EXPORT_SYMBOL(ksize);