6ced1ccf8abb88dd5fc7c603785b26313eb6c536
[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 #define SLAB_LIMIT      (((unsigned int)(~0U))-1)
167
168 /*
169  * struct slab
170  *
171  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
172  * for a slab, or allocated from an general cache.
173  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
174  */
175 struct slab {
176         struct {
177                 struct list_head list;
178                 void *s_mem;            /* including colour offset */
179                 unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
180                 unsigned int free;
181         };
182 };
183
184 /*
185  * struct array_cache
186  *
187  * Purpose:
188  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
189  * - reduce the number of linked list operations
190  * - reduce spinlock operations
191  *
192  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
193  * footprint.
194  *
195  */
196 struct array_cache {
197         unsigned int avail;
198         unsigned int limit;
199         unsigned int batchcount;
200         unsigned int touched;
201         spinlock_t lock;
202         void *entry[];  /*
203                          * Must have this definition in here for the proper
204                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
205                          * the entries.
206                          *
207                          * Entries should not be directly dereferenced as
208                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
209                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
210                          */
211 };
212
213 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
214 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
215 {
216         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
217 }
218
219 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
220 {
221         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
222         return;
223 }
224
225 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
226 {
227         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
228 }
229
230 /*
231  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
232  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
233  */
234 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
235 struct arraycache_init {
236         struct array_cache cache;
237         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
238 };
239
240 /*
241  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
242  */
243 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
244 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
245 #define CACHE_CACHE 0
246 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
247 #define SIZE_NODE (2 * MAX_NUMNODES)
248
249 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
250                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
251 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
252                         int node);
253 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
254 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
255
256 static int slab_early_init = 1;
257
258 #define INDEX_AC kmalloc_index(sizeof(struct arraycache_init))
259 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
260
261 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
262 {
263         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
264         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
265         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
266         parent->shared = NULL;
267         parent->alien = NULL;
268         parent->colour_next = 0;
269         spin_lock_init(&parent->list_lock);
270         parent->free_objects = 0;
271         parent->free_touched = 0;
272 }
273
274 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
275         do {                                                            \
276                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
277                 list_splice(&(cachep->node[nodeid]->slab), listp);      \
278         } while (0)
279
280 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
281         do {                                                            \
282         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
283         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
284         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
285         } while (0)
286
287 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
288 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
289
290 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
291 /*
292  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
293  * cpucache drain/refill cycles.
294  *
295  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
296  * which could lock up otherwise freeable slabs.
297  */
298 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
299 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
300
301 #if STATS
302 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
303 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
304 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
305 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
306 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
307 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
308         do {                                                            \
309                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
310                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
311         } while (0)
312 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
313 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
314 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
315 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
316 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
317         do {                                                            \
318                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
319                         (x)->max_freeable = i;                          \
320         } while (0)
321 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
322 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
323 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
324 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
325 #else
326 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
327 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
328 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
329 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
330 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
331 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
332 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
333 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
334 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
335 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
336 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
337 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
338 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
339 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
340 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
341 #endif
342
343 #if DEBUG
344
345 /*
346  * memory layout of objects:
347  * 0            : objp
348  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
349  *              the end of an object is aligned with the end of the real
350  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
351  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
352  *              redzone word.
353  * cachep->obj_offset: The real object.
354  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
355  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
356  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
357  */
358 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
359 {
360         return cachep->obj_offset;
361 }
362
363 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
364 {
365         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
366         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
367                                       sizeof(unsigned long long));
368 }
369
370 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
371 {
372         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
373         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
374                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
375                                               sizeof(unsigned long long) -
376                                               REDZONE_ALIGN);
377         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
378                                        sizeof(unsigned long long));
379 }
380
381 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
382 {
383         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
384         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
385 }
386
387 #else
388
389 #define obj_offset(x)                   0
390 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
391 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
392 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
393
394 #endif
395
396 /*
397  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
398  * overridden on the command line.
399  */
400 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
401 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
402 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
403 static bool slab_max_order_set __initdata;
404
405 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
406 {
407         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
408         return page->slab_cache;
409 }
410
411 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
412 {
413         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
414
415         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
416         return page->slab_page;
417 }
418
419 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
420                                  unsigned int idx)
421 {
422         return slab->s_mem + cache->size * idx;
423 }
424
425 /*
426  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
427  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
428  *   we can replace (offset / cache->size) by
429  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
430  */
431 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
432                                         const struct slab *slab, void *obj)
433 {
434         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
435         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
436 }
437
438 static struct arraycache_init initarray_generic =
439     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
440
441 /* internal cache of cache description objs */
442 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
443         .batchcount = 1,
444         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
445         .shared = 1,
446         .size = sizeof(struct kmem_cache),
447         .name = "kmem_cache",
448 };
449
450 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
451
452 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
453
454 /*
455  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
456  * for other slabs "off slab".
457  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
458  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
459  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
460  *
461  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
462  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
463  * then comes back up during hotplug
464  */
465 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
466 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
467
468 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
469 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
470
471 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
472                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
473                 int q)
474 {
475         struct array_cache **alc;
476         struct kmem_cache_node *n;
477         int r;
478
479         n = cachep->node[q];
480         if (!n)
481                 return;
482
483         lockdep_set_class(&n->list_lock, l3_key);
484         alc = n->alien;
485         /*
486          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
487          * should go away when common slab code is taught to
488          * work even without alien caches.
489          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
490          * for alloc_alien_cache,
491          */
492         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
493                 return;
494         for_each_node(r) {
495                 if (alc[r])
496                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
497         }
498 }
499
500 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
501 {
502         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
503 }
504
505 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
506 {
507         int node;
508
509         for_each_online_node(node)
510                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
511 }
512
513 static void init_node_lock_keys(int q)
514 {
515         int i;
516
517         if (slab_state < UP)
518                 return;
519
520         for (i = 1; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
521                 struct kmem_cache_node *n;
522                 struct kmem_cache *cache = kmalloc_caches[i];
523
524                 if (!cache)
525                         continue;
526
527                 n = cache->node[q];
528                 if (!n || OFF_SLAB(cache))
529                         continue;
530
531                 slab_set_lock_classes(cache, &on_slab_l3_key,
532                                 &on_slab_alc_key, q);
533         }
534 }
535
536 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int q)
537 {
538         if (!cachep->node[q])
539                 return;
540
541         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
542                         &on_slab_alc_key, q);
543 }
544
545 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
546 {
547         int node;
548
549         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
550         for_each_node(node)
551                 on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
552 }
553
554 static inline void init_lock_keys(void)
555 {
556         int node;
557
558         for_each_node(node)
559                 init_node_lock_keys(node);
560 }
561 #else
562 static void init_node_lock_keys(int q)
563 {
564 }
565
566 static inline void init_lock_keys(void)
567 {
568 }
569
570 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
571 {
572 }
573
574 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
575 {
576 }
577
578 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
579 {
580 }
581
582 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
583 {
584 }
585 #endif
586
587 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
588
589 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
590 {
591         return cachep->array[smp_processor_id()];
592 }
593
594 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
595 {
596         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(unsigned int), align);
597 }
598
599 /*
600  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
601  */
602 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
603                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
604                            unsigned int *num)
605 {
606         int nr_objs;
607         size_t mgmt_size;
608         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
609
610         /*
611          * The slab management structure can be either off the slab or
612          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
613          * slab is used for:
614          *
615          * - The struct slab
616          * - One unsigned int for each object
617          * - Padding to respect alignment of @align
618          * - @buffer_size bytes for each object
619          *
620          * If the slab management structure is off the slab, then the
621          * alignment will already be calculated into the size. Because
622          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
623          * correct alignment when allocated.
624          */
625         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
626                 mgmt_size = 0;
627                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
628
629                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
630                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
631         } else {
632                 /*
633                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
634                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
635                  * least @align. In the worst case, this result will
636                  * be one greater than the number of objects that fit
637                  * into the memory allocation when taking the padding
638                  * into account.
639                  */
640                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
641                           (buffer_size + sizeof(unsigned int));
642
643                 /*
644                  * This calculated number will be either the right
645                  * amount, or one greater than what we want.
646                  */
647                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
648                        > slab_size)
649                         nr_objs--;
650
651                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
652                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
653
654                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
655         }
656         *num = nr_objs;
657         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
658 }
659
660 #if DEBUG
661 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
662
663 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
664                         char *msg)
665 {
666         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
667                function, cachep->name, msg);
668         dump_stack();
669         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
670 }
671 #endif
672
673 /*
674  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
675  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
676  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
677  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
678  * line
679   */
680
681 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
682 static int __init noaliencache_setup(char *s)
683 {
684         use_alien_caches = 0;
685         return 1;
686 }
687 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
688
689 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
690 {
691         get_option(&str, &slab_max_order);
692         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
693                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
694         slab_max_order_set = true;
695
696         return 1;
697 }
698 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
699
700 #ifdef CONFIG_NUMA
701 /*
702  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
703  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
704  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
705  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
706  */
707 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
708
709 static void init_reap_node(int cpu)
710 {
711         int node;
712
713         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
714         if (node == MAX_NUMNODES)
715                 node = first_node(node_online_map);
716
717         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
718 }
719
720 static void next_reap_node(void)
721 {
722         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
723
724         node = next_node(node, node_online_map);
725         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
726                 node = first_node(node_online_map);
727         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
728 }
729
730 #else
731 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
732 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
733 #endif
734
735 /*
736  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
737  * via the workqueue/eventd.
738  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
739  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
740  * lock.
741  */
742 static void start_cpu_timer(int cpu)
743 {
744         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
745
746         /*
747          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
748          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
749          * at that time.
750          */
751         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
752                 init_reap_node(cpu);
753                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
754                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
755                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
756         }
757 }
758
759 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
760                                             int batchcount, gfp_t gfp)
761 {
762         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
763         struct array_cache *nc = NULL;
764
765         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
766         /*
767          * The array_cache structures contain pointers to free object.
768          * However, when such objects are allocated or transferred to another
769          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
770          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
771          * not scan such objects.
772          */
773         kmemleak_no_scan(nc);
774         if (nc) {
775                 nc->avail = 0;
776                 nc->limit = entries;
777                 nc->batchcount = batchcount;
778                 nc->touched = 0;
779                 spin_lock_init(&nc->lock);
780         }
781         return nc;
782 }
783
784 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
785 {
786         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
787
788         return PageSlabPfmemalloc(page);
789 }
790
791 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
792 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
793                                                 struct array_cache *ac)
794 {
795         struct kmem_cache_node *n = cachep->node[numa_mem_id()];
796         struct slab *slabp;
797         unsigned long flags;
798
799         if (!pfmemalloc_active)
800                 return;
801
802         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
803         list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list)
804                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
805                         goto out;
806
807         list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list)
808                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
809                         goto out;
810
811         list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_free, list)
812                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
813                         goto out;
814
815         pfmemalloc_active = false;
816 out:
817         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
818 }
819
820 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
821                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
822 {
823         int i;
824         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
825
826         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
827         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
828                 struct kmem_cache_node *n;
829
830                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
831                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
832                         return objp;
833                 }
834
835                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
836                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
837                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
838                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
839                                 objp = ac->entry[i];
840                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
841                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
842                                 return objp;
843                         }
844                 }
845
846                 /*
847                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
848                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
849                  */
850                 n = cachep->node[numa_mem_id()];
851                 if (!list_empty(&n->slabs_free) && force_refill) {
852                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
853                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
854                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
855                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
856                         return objp;
857                 }
858
859                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
860                 ac->avail++;
861                 objp = NULL;
862         }
863
864         return objp;
865 }
866
867 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
868                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
869 {
870         void *objp;
871
872         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
873                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
874         else
875                 objp = ac->entry[--ac->avail];
876
877         return objp;
878 }
879
880 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
881                                                                 void *objp)
882 {
883         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
884                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
885                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
886                 struct page *page = virt_to_head_page(slabp->s_mem);
887                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
888                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
889         }
890
891         return objp;
892 }
893
894 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
895                                                                 void *objp)
896 {
897         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
898                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
899
900         ac->entry[ac->avail++] = objp;
901 }
902
903 /*
904  * Transfer objects in one arraycache to another.
905  * Locking must be handled by the caller.
906  *
907  * Return the number of entries transferred.
908  */
909 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
910                 struct array_cache *from, unsigned int max)
911 {
912         /* Figure out how many entries to transfer */
913         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
914
915         if (!nr)
916                 return 0;
917
918         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
919                         sizeof(void *) *nr);
920
921         from->avail -= nr;
922         to->avail += nr;
923         return nr;
924 }
925
926 #ifndef CONFIG_NUMA
927
928 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
929 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
930
931 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
932 {
933         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
934 }
935
936 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
937 {
938 }
939
940 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
941 {
942         return 0;
943 }
944
945 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
946                 gfp_t flags)
947 {
948         return NULL;
949 }
950
951 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
952                  gfp_t flags, int nodeid)
953 {
954         return NULL;
955 }
956
957 #else   /* CONFIG_NUMA */
958
959 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
960 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
961
962 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
963 {
964         struct array_cache **ac_ptr;
965         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
966         int i;
967
968         if (limit > 1)
969                 limit = 12;
970         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
971         if (ac_ptr) {
972                 for_each_node(i) {
973                         if (i == node || !node_online(i))
974                                 continue;
975                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
976                         if (!ac_ptr[i]) {
977                                 for (i--; i >= 0; i--)
978                                         kfree(ac_ptr[i]);
979                                 kfree(ac_ptr);
980                                 return NULL;
981                         }
982                 }
983         }
984         return ac_ptr;
985 }
986
987 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
988 {
989         int i;
990
991         if (!ac_ptr)
992                 return;
993         for_each_node(i)
994             kfree(ac_ptr[i]);
995         kfree(ac_ptr);
996 }
997
998 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
999                                 struct array_cache *ac, int node)
1000 {
1001         struct kmem_cache_node *n = cachep->node[node];
1002
1003         if (ac->avail) {
1004                 spin_lock(&n->list_lock);
1005                 /*
1006                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1007                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1008                  * into the free lists and getting them back later.
1009                  */
1010                 if (n->shared)
1011                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
1012
1013                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1014                 ac->avail = 0;
1015                 spin_unlock(&n->list_lock);
1016         }
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1021  */
1022 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
1023 {
1024         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1025
1026         if (n->alien) {
1027                 struct array_cache *ac = n->alien[node];
1028
1029                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1030                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1031                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1032                 }
1033         }
1034 }
1035
1036 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1037                                 struct array_cache **alien)
1038 {
1039         int i = 0;
1040         struct array_cache *ac;
1041         unsigned long flags;
1042
1043         for_each_online_node(i) {
1044                 ac = alien[i];
1045                 if (ac) {
1046                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1047                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1048                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1049                 }
1050         }
1051 }
1052
1053 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1054 {
1055         int nodeid = page_to_nid(virt_to_page(objp));
1056         struct kmem_cache_node *n;
1057         struct array_cache *alien = NULL;
1058         int node;
1059
1060         node = numa_mem_id();
1061
1062         /*
1063          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1064          * cache on this cpu.
1065          */
1066         if (likely(nodeid == node))
1067                 return 0;
1068
1069         n = cachep->node[node];
1070         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1071         if (n->alien && n->alien[nodeid]) {
1072                 alien = n->alien[nodeid];
1073                 spin_lock(&alien->lock);
1074                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1075                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1076                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1077                 }
1078                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1079                 spin_unlock(&alien->lock);
1080         } else {
1081                 spin_lock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1082                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1083                 spin_unlock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1084         }
1085         return 1;
1086 }
1087 #endif
1088
1089 /*
1090  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
1091  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
1092  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1093  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
1094  * already in use.
1095  *
1096  * Must hold slab_mutex.
1097  */
1098 static int init_cache_node_node(int node)
1099 {
1100         struct kmem_cache *cachep;
1101         struct kmem_cache_node *n;
1102         const int memsize = sizeof(struct kmem_cache_node);
1103
1104         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1105                 /*
1106                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1107                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1108                  * node has not already allocated this
1109                  */
1110                 if (!cachep->node[node]) {
1111                         n = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1112                         if (!n)
1113                                 return -ENOMEM;
1114                         kmem_cache_node_init(n);
1115                         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1116                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1117
1118                         /*
1119                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1120                          * go.  slab_mutex is sufficient
1121                          * protection here.
1122                          */
1123                         cachep->node[node] = n;
1124                 }
1125
1126                 spin_lock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1127                 cachep->node[node]->free_limit =
1128                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1129                         cachep->batchcount + cachep->num;
1130                 spin_unlock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1131         }
1132         return 0;
1133 }
1134
1135 static inline int slabs_tofree(struct kmem_cache *cachep,
1136                                                 struct kmem_cache_node *n)
1137 {
1138         return (n->free_objects + cachep->num - 1) / cachep->num;
1139 }
1140
1141 static void cpuup_canceled(long cpu)
1142 {
1143         struct kmem_cache *cachep;
1144         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1145         int node = cpu_to_mem(cpu);
1146         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1147
1148         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1149                 struct array_cache *nc;
1150                 struct array_cache *shared;
1151                 struct array_cache **alien;
1152
1153                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1154                 nc = cachep->array[cpu];
1155                 cachep->array[cpu] = NULL;
1156                 n = cachep->node[node];
1157
1158                 if (!n)
1159                         goto free_array_cache;
1160
1161                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1162
1163                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1164                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1165                 if (nc)
1166                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1167
1168                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1169                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1170                         goto free_array_cache;
1171                 }
1172
1173                 shared = n->shared;
1174                 if (shared) {
1175                         free_block(cachep, shared->entry,
1176                                    shared->avail, node);
1177                         n->shared = NULL;
1178                 }
1179
1180                 alien = n->alien;
1181                 n->alien = NULL;
1182
1183                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1184
1185                 kfree(shared);
1186                 if (alien) {
1187                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1188                         free_alien_cache(alien);
1189                 }
1190 free_array_cache:
1191                 kfree(nc);
1192         }
1193         /*
1194          * In the previous loop, all the objects were freed to
1195          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1196          * shrink each nodelist to its limit.
1197          */
1198         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1199                 n = cachep->node[node];
1200                 if (!n)
1201                         continue;
1202                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1203         }
1204 }
1205
1206 static int cpuup_prepare(long cpu)
1207 {
1208         struct kmem_cache *cachep;
1209         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1210         int node = cpu_to_mem(cpu);
1211         int err;
1212
1213         /*
1214          * We need to do this right in the beginning since
1215          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1216          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1217          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1218          */
1219         err = init_cache_node_node(node);
1220         if (err < 0)
1221                 goto bad;
1222
1223         /*
1224          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1225          * array caches
1226          */
1227         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1228                 struct array_cache *nc;
1229                 struct array_cache *shared = NULL;
1230                 struct array_cache **alien = NULL;
1231
1232                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1233                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1234                 if (!nc)
1235                         goto bad;
1236                 if (cachep->shared) {
1237                         shared = alloc_arraycache(node,
1238                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1239                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1240                         if (!shared) {
1241                                 kfree(nc);
1242                                 goto bad;
1243                         }
1244                 }
1245                 if (use_alien_caches) {
1246                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1247                         if (!alien) {
1248                                 kfree(shared);
1249                                 kfree(nc);
1250                                 goto bad;
1251                         }
1252                 }
1253                 cachep->array[cpu] = nc;
1254                 n = cachep->node[node];
1255                 BUG_ON(!n);
1256
1257                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1258                 if (!n->shared) {
1259                         /*
1260                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1261                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1262                          */
1263                         n->shared = shared;
1264                         shared = NULL;
1265                 }
1266 #ifdef CONFIG_NUMA
1267                 if (!n->alien) {
1268                         n->alien = alien;
1269                         alien = NULL;
1270                 }
1271 #endif
1272                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1273                 kfree(shared);
1274                 free_alien_cache(alien);
1275                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1276                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1277                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1278                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1279                         on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
1280         }
1281         init_node_lock_keys(node);
1282
1283         return 0;
1284 bad:
1285         cpuup_canceled(cpu);
1286         return -ENOMEM;
1287 }
1288
1289 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1290                                     unsigned long action, void *hcpu)
1291 {
1292         long cpu = (long)hcpu;
1293         int err = 0;
1294
1295         switch (action) {
1296         case CPU_UP_PREPARE:
1297         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1298                 mutex_lock(&slab_mutex);
1299                 err = cpuup_prepare(cpu);
1300                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1301                 break;
1302         case CPU_ONLINE:
1303         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1304                 start_cpu_timer(cpu);
1305                 break;
1306 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1307         case CPU_DOWN_PREPARE:
1308         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1309                 /*
1310                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1311                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1312                  * anything expensive but will only modify reap_work
1313                  * and reschedule the timer.
1314                 */
1315                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1316                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1317                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1318                 break;
1319         case CPU_DOWN_FAILED:
1320         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1321                 start_cpu_timer(cpu);
1322                 break;
1323         case CPU_DEAD:
1324         case CPU_DEAD_FROZEN:
1325                 /*
1326                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1327                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1328                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1329                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1330                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1331                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1332                  */
1333                 /* fall through */
1334 #endif
1335         case CPU_UP_CANCELED:
1336         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1337                 mutex_lock(&slab_mutex);
1338                 cpuup_canceled(cpu);
1339                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1340                 break;
1341         }
1342         return notifier_from_errno(err);
1343 }
1344
1345 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1346         &cpuup_callback, NULL, 0
1347 };
1348
1349 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1350 /*
1351  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1352  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1353  * removed.
1354  *
1355  * Must hold slab_mutex.
1356  */
1357 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1358 {
1359         struct kmem_cache *cachep;
1360         int ret = 0;
1361
1362         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1363                 struct kmem_cache_node *n;
1364
1365                 n = cachep->node[node];
1366                 if (!n)
1367                         continue;
1368
1369                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1370
1371                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1372                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1373                         ret = -EBUSY;
1374                         break;
1375                 }
1376         }
1377         return ret;
1378 }
1379
1380 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1381                                         unsigned long action, void *arg)
1382 {
1383         struct memory_notify *mnb = arg;
1384         int ret = 0;
1385         int nid;
1386
1387         nid = mnb->status_change_nid;
1388         if (nid < 0)
1389                 goto out;
1390
1391         switch (action) {
1392         case MEM_GOING_ONLINE:
1393                 mutex_lock(&slab_mutex);
1394                 ret = init_cache_node_node(nid);
1395                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1396                 break;
1397         case MEM_GOING_OFFLINE:
1398                 mutex_lock(&slab_mutex);
1399                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1400                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1401                 break;
1402         case MEM_ONLINE:
1403         case MEM_OFFLINE:
1404         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1405         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1406                 break;
1407         }
1408 out:
1409         return notifier_from_errno(ret);
1410 }
1411 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1412
1413 /*
1414  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1415  */
1416 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1417                                 int nodeid)
1418 {
1419         struct kmem_cache_node *ptr;
1420
1421         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1422         BUG_ON(!ptr);
1423
1424         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1425         /*
1426          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1427          */
1428         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1429
1430         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1431         cachep->node[nodeid] = ptr;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1436  * size of kmem_cache_node.
1437  */
1438 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1439 {
1440         int node;
1441
1442         for_each_online_node(node) {
1443                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1444                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1445                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1446                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1447         }
1448 }
1449
1450 /*
1451  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1452  * the node pointer.
1453  */
1454 static void setup_node_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1455 {
1456         cachep->node = (struct kmem_cache_node **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1461  * before smp_init().
1462  */
1463 void __init kmem_cache_init(void)
1464 {
1465         int i;
1466
1467         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1468                                         sizeof(struct rcu_head));
1469         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1470         setup_node_pointer(kmem_cache);
1471
1472         if (num_possible_nodes() == 1)
1473                 use_alien_caches = 0;
1474
1475         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1476                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1477
1478         set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1479
1480         /*
1481          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1482          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1483          * not overridden on the command line.
1484          */
1485         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1486                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1487
1488         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1489          * from caches that do not exist yet:
1490          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1491          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1492          *    kmem_cache is statically allocated.
1493          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1494          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1495          *    array at the end of the bootstrap.
1496          * 2) Create the first kmalloc cache.
1497          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1498          *    An __init data area is used for the head array.
1499          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1500          *    head arrays.
1501          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1502          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1503          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1504          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1505          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1506          */
1507
1508         /* 1) create the kmem_cache */
1509
1510         /*
1511          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1512          */
1513         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1514                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1515                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1516                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1517         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1518
1519         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1520
1521         /*
1522          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1523          * kmem_cache_node structures first.  Without this, further allocations will
1524          * bug.
1525          */
1526
1527         kmalloc_caches[INDEX_AC] = create_kmalloc_cache("kmalloc-ac",
1528                                         kmalloc_size(INDEX_AC), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1529
1530         if (INDEX_AC != INDEX_NODE)
1531                 kmalloc_caches[INDEX_NODE] =
1532                         create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1533                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1534
1535         slab_early_init = 0;
1536
1537         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1538         {
1539                 struct array_cache *ptr;
1540
1541                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1542
1543                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1544                        sizeof(struct arraycache_init));
1545                 /*
1546                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1547                  */
1548                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1549
1550                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1551
1552                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1553
1554                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC])
1555                        != &initarray_generic.cache);
1556                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC]),
1557                        sizeof(struct arraycache_init));
1558                 /*
1559                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1560                  */
1561                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1562
1563                 kmalloc_caches[INDEX_AC]->array[smp_processor_id()] = ptr;
1564         }
1565         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1566         {
1567                 int nid;
1568
1569                 for_each_online_node(nid) {
1570                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1571
1572                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_AC],
1573                                   &init_kmem_cache_node[SIZE_AC + nid], nid);
1574
1575                         if (INDEX_AC != INDEX_NODE) {
1576                                 init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1577                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1578                         }
1579                 }
1580         }
1581
1582         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1583 }
1584
1585 void __init kmem_cache_init_late(void)
1586 {
1587         struct kmem_cache *cachep;
1588
1589         slab_state = UP;
1590
1591         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1592         mutex_lock(&slab_mutex);
1593         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1594                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1595                         BUG();
1596         mutex_unlock(&slab_mutex);
1597
1598         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1599         init_lock_keys();
1600
1601         /* Done! */
1602         slab_state = FULL;
1603
1604         /*
1605          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1606          * cpu_cache_get for all new cpus
1607          */
1608         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1609
1610 #ifdef CONFIG_NUMA
1611         /*
1612          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1613          * node.
1614          */
1615         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1616 #endif
1617
1618         /*
1619          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1620          * of the kernel is not yet operational.
1621          */
1622 }
1623
1624 static int __init cpucache_init(void)
1625 {
1626         int cpu;
1627
1628         /*
1629          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1630          */
1631         for_each_online_cpu(cpu)
1632                 start_cpu_timer(cpu);
1633
1634         /* Done! */
1635         slab_state = FULL;
1636         return 0;
1637 }
1638 __initcall(cpucache_init);
1639
1640 static noinline void
1641 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1642 {
1643         struct kmem_cache_node *n;
1644         struct slab *slabp;
1645         unsigned long flags;
1646         int node;
1647
1648         printk(KERN_WARNING
1649                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1650                 nodeid, gfpflags);
1651         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1652                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1653
1654         for_each_online_node(node) {
1655                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1656                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1657
1658                 n = cachep->node[node];
1659                 if (!n)
1660                         continue;
1661
1662                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1663                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list) {
1664                         active_objs += cachep->num;
1665                         active_slabs++;
1666                 }
1667                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list) {
1668                         active_objs += slabp->inuse;
1669                         active_slabs++;
1670                 }
1671                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_free, list)
1672                         num_slabs++;
1673
1674                 free_objects += n->free_objects;
1675                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1676
1677                 num_slabs += active_slabs;
1678                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1679                 printk(KERN_WARNING
1680                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1681                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1682                         free_objects);
1683         }
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1688  *
1689  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1690  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1691  * would be relatively rare and ignorable.
1692  */
1693 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1694                                                                 int nodeid)
1695 {
1696         struct page *page;
1697         int nr_pages;
1698
1699         flags |= cachep->allocflags;
1700         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1701                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1702
1703         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1704         if (!page) {
1705                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1706                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1707                 return NULL;
1708         }
1709
1710         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1711         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1712                 pfmemalloc_active = true;
1713
1714         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1715         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1716                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1717                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1718         else
1719                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1720                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1721         __SetPageSlab(page);
1722         if (page->pfmemalloc)
1723                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1724         memcg_bind_pages(cachep, cachep->gfporder);
1725
1726         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1727                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1728
1729                 if (cachep->ctor)
1730                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1731                 else
1732                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1733         }
1734
1735         return page;
1736 }
1737
1738 /*
1739  * Interface to system's page release.
1740  */
1741 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1742 {
1743         const unsigned long nr_freed = (1 << cachep->gfporder);
1744
1745         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1746
1747         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1748                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1749                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1750         else
1751                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1752                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1753
1754         BUG_ON(!PageSlab(page));
1755         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1756         __ClearPageSlab(page);
1757
1758         memcg_release_pages(cachep, cachep->gfporder);
1759         if (current->reclaim_state)
1760                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1761         __free_memcg_kmem_pages(page, cachep->gfporder);
1762 }
1763
1764 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1765 {
1766         struct kmem_cache *cachep;
1767         struct page *page;
1768
1769         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1770         cachep = page->slab_cache;
1771
1772         kmem_freepages(cachep, page);
1773 }
1774
1775 #if DEBUG
1776
1777 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1778 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1779                             unsigned long caller)
1780 {
1781         int size = cachep->object_size;
1782
1783         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1784
1785         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1786                 return;
1787
1788         *addr++ = 0x12345678;
1789         *addr++ = caller;
1790         *addr++ = smp_processor_id();
1791         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1792         {
1793                 unsigned long *sptr = &caller;
1794                 unsigned long svalue;
1795
1796                 while (!kstack_end(sptr)) {
1797                         svalue = *sptr++;
1798                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1799                                 *addr++ = svalue;
1800                                 size -= sizeof(unsigned long);
1801                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1802                                         break;
1803                         }
1804                 }
1805
1806         }
1807         *addr++ = 0x87654321;
1808 }
1809 #endif
1810
1811 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1812 {
1813         int size = cachep->object_size;
1814         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1815
1816         memset(addr, val, size);
1817         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1818 }
1819
1820 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1821 {
1822         int i;
1823         unsigned char error = 0;
1824         int bad_count = 0;
1825
1826         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1827         for (i = 0; i < limit; i++) {
1828                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1829                         error = data[offset + i];
1830                         bad_count++;
1831                 }
1832         }
1833         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1834                         &data[offset], limit, 1);
1835
1836         if (bad_count == 1) {
1837                 error ^= POISON_FREE;
1838                 if (!(error & (error - 1))) {
1839                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1840                                         "bad RAM.\n");
1841 #ifdef CONFIG_X86
1842                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1843                                         "test tool.\n");
1844 #else
1845                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1846 #endif
1847                 }
1848         }
1849 }
1850 #endif
1851
1852 #if DEBUG
1853
1854 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1855 {
1856         int i, size;
1857         char *realobj;
1858
1859         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1860                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1861                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1862                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1863         }
1864
1865         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1866                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1867                        *dbg_userword(cachep, objp),
1868                        *dbg_userword(cachep, objp));
1869         }
1870         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1871         size = cachep->object_size;
1872         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1873                 int limit;
1874                 limit = 16;
1875                 if (i + limit > size)
1876                         limit = size - i;
1877                 dump_line(realobj, i, limit);
1878         }
1879 }
1880
1881 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1882 {
1883         char *realobj;
1884         int size, i;
1885         int lines = 0;
1886
1887         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1888         size = cachep->object_size;
1889
1890         for (i = 0; i < size; i++) {
1891                 char exp = POISON_FREE;
1892                 if (i == size - 1)
1893                         exp = POISON_END;
1894                 if (realobj[i] != exp) {
1895                         int limit;
1896                         /* Mismatch ! */
1897                         /* Print header */
1898                         if (lines == 0) {
1899                                 printk(KERN_ERR
1900                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1901                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
1902                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1903                         }
1904                         /* Hexdump the affected line */
1905                         i = (i / 16) * 16;
1906                         limit = 16;
1907                         if (i + limit > size)
1908                                 limit = size - i;
1909                         dump_line(realobj, i, limit);
1910                         i += 16;
1911                         lines++;
1912                         /* Limit to 5 lines */
1913                         if (lines > 5)
1914                                 break;
1915                 }
1916         }
1917         if (lines != 0) {
1918                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1919                  * exist:
1920                  */
1921                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1922                 unsigned int objnr;
1923
1924                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1925                 if (objnr) {
1926                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1927                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1928                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1929                                realobj, size);
1930                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1931                 }
1932                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1933                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1934                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1935                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1936                                realobj, size);
1937                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1938                 }
1939         }
1940 }
1941 #endif
1942
1943 #if DEBUG
1944 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1945 {
1946         int i;
1947         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1948                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1949
1950                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1951 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1952                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
1953                                         OFF_SLAB(cachep))
1954                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1955                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
1956                         else
1957                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1958 #else
1959                         check_poison_obj(cachep, objp);
1960 #endif
1961                 }
1962                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1963                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1964                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1965                                            "was overwritten");
1966                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1967                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1968                                            "was overwritten");
1969                 }
1970         }
1971 }
1972 #else
1973 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1974 {
1975 }
1976 #endif
1977
1978 /**
1979  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1980  * @cachep: cache pointer being destroyed
1981  * @slabp: slab pointer being destroyed
1982  *
1983  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1984  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1985  * cache-lock is not held/needed.
1986  */
1987 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1988 {
1989         struct page *page = virt_to_head_page(slabp->s_mem);
1990
1991         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
1992         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1993                 struct rcu_head *head;
1994
1995                 /*
1996                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU.
1997                  * slab_page has been overloeaded over the LRU,
1998                  * however it is not used from now on so that
1999                  * we can use it safely.
2000                  */
2001                 head = (void *)&page->rcu_head;
2002                 call_rcu(head, kmem_rcu_free);
2003
2004         } else {
2005                 kmem_freepages(cachep, page);
2006         }
2007
2008         /*
2009          * From now on, we don't use slab management
2010          * although actual page can be freed in rcu context
2011          */
2012         if (OFF_SLAB(cachep))
2013                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2014 }
2015
2016 /**
2017  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2018  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2019  * @size: size of objects to be created in this cache.
2020  * @align: required alignment for the objects.
2021  * @flags: slab allocation flags
2022  *
2023  * Also calculates the number of objects per slab.
2024  *
2025  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2026  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2027  * towards high-order requests, this should be changed.
2028  */
2029 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2030                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2031 {
2032         unsigned long offslab_limit;
2033         size_t left_over = 0;
2034         int gfporder;
2035
2036         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2037                 unsigned int num;
2038                 size_t remainder;
2039
2040                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2041                 if (!num)
2042                         continue;
2043
2044                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2045                         /*
2046                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2047                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2048                          * looping condition in cache_grow().
2049                          */
2050                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2051                         offslab_limit /= sizeof(unsigned int);
2052
2053                         if (num > offslab_limit)
2054                                 break;
2055                 }
2056
2057                 /* Found something acceptable - save it away */
2058                 cachep->num = num;
2059                 cachep->gfporder = gfporder;
2060                 left_over = remainder;
2061
2062                 /*
2063                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2064                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2065                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2066                  */
2067                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2068                         break;
2069
2070                 /*
2071                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2072                  * currently bad for the gfp()s.
2073                  */
2074                 if (gfporder >= slab_max_order)
2075                         break;
2076
2077                 /*
2078                  * Acceptable internal fragmentation?
2079                  */
2080                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2081                         break;
2082         }
2083         return left_over;
2084 }
2085
2086 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2087 {
2088         if (slab_state >= FULL)
2089                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2090
2091         if (slab_state == DOWN) {
2092                 /*
2093                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2094                  * The setup_node is taken care
2095                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2096                  */
2097                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2098                 slab_state = PARTIAL;
2099         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2100                 /*
2101                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2102                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2103                  * further caches will BUG().
2104                  */
2105                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2106
2107                 /*
2108                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_cache_node)) is
2109                  * the second cache, then we need to set up all its node/,
2110                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2111                  */
2112                 set_up_node(cachep, SIZE_AC);
2113                 if (INDEX_AC == INDEX_NODE)
2114                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2115                 else
2116                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2117         } else {
2118                 /* Remaining boot caches */
2119                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2120                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2121
2122                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2123                         set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
2124                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2125                 } else {
2126                         int node;
2127                         for_each_online_node(node) {
2128                                 cachep->node[node] =
2129                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node),
2130                                                 gfp, node);
2131                                 BUG_ON(!cachep->node[node]);
2132                                 kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
2133                         }
2134                 }
2135         }
2136         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
2137                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2138                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2139
2140         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2141         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2142         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2143         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2144         cachep->batchcount = 1;
2145         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2146         return 0;
2147 }
2148
2149 /**
2150  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2151  * @cachep: cache management descriptor
2152  * @flags: SLAB flags
2153  *
2154  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2155  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2156  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2157  *
2158  * The flags are
2159  *
2160  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2161  * to catch references to uninitialised memory.
2162  *
2163  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2164  * for buffer overruns.
2165  *
2166  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2167  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2168  * as davem.
2169  */
2170 int
2171 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2172 {
2173         size_t left_over, slab_size, ralign;
2174         gfp_t gfp;
2175         int err;
2176         size_t size = cachep->size;
2177
2178 #if DEBUG
2179 #if FORCED_DEBUG
2180         /*
2181          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2182          * large objects, if the increased size would increase the object size
2183          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2184          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2185          */
2186         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2187                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2188                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2189         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2190                 flags |= SLAB_POISON;
2191 #endif
2192         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2193                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2194 #endif
2195
2196         /*
2197          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2198          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2199          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2200          */
2201         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2202                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2203                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2204         }
2205
2206         /*
2207          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2208          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2209          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2210          */
2211         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2212                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2213
2214         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2215                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2216                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2217                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2218                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2219                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2220         }
2221
2222         /* 3) caller mandated alignment */
2223         if (ralign < cachep->align) {
2224                 ralign = cachep->align;
2225         }
2226         /* disable debug if necessary */
2227         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2228                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2229         /*
2230          * 4) Store it.
2231          */
2232         cachep->align = ralign;
2233
2234         if (slab_is_available())
2235                 gfp = GFP_KERNEL;
2236         else
2237                 gfp = GFP_NOWAIT;
2238
2239         setup_node_pointer(cachep);
2240 #if DEBUG
2241
2242         /*
2243          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2244          * into align above.
2245          */
2246         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2247                 /* add space for red zone words */
2248                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2249                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2250         }
2251         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2252                 /* user store requires one word storage behind the end of
2253                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2254                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2255                  */
2256                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2257                         size += REDZONE_ALIGN;
2258                 else
2259                         size += BYTES_PER_WORD;
2260         }
2261 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2262         if (size >= kmalloc_size(INDEX_NODE + 1)
2263             && cachep->object_size > cache_line_size()
2264             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2265                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2266                 size = PAGE_SIZE;
2267         }
2268 #endif
2269 #endif
2270
2271         /*
2272          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2273          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2274          * it too early on. Always use on-slab management when
2275          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2276          */
2277         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2278             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2279                 /*
2280                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2281                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2282                  */
2283                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2284
2285         size = ALIGN(size, cachep->align);
2286
2287         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2288
2289         if (!cachep->num)
2290                 return -E2BIG;
2291
2292         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(unsigned int)
2293                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2294
2295         /*
2296          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2297          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2298          */
2299         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2300                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2301                 left_over -= slab_size;
2302         }
2303
2304         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2305                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2306                 slab_size =
2307                     cachep->num * sizeof(unsigned int) + sizeof(struct slab);
2308
2309 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2310                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2311                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2312                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2313                  */
2314                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2315                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2316 #endif
2317         }
2318
2319         cachep->colour_off = cache_line_size();
2320         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2321         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2322                 cachep->colour_off = cachep->align;
2323         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2324         cachep->slab_size = slab_size;
2325         cachep->flags = flags;
2326         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2327         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2328                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2329         cachep->size = size;
2330         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2331
2332         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2333                 cachep->slabp_cache = kmalloc_slab(slab_size, 0u);
2334                 /*
2335                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2336                  * But since we go off slab only for object size greater than
2337                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2338                  * this should not happen at all.
2339                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2340                  */
2341                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2342         }
2343
2344         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2345         if (err) {
2346                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2347                 return err;
2348         }
2349
2350         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2351                 /*
2352                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2353                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2354                  */
2355                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2356
2357                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2358         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2359                 on_slab_lock_classes(cachep);
2360
2361         return 0;
2362 }
2363
2364 #if DEBUG
2365 static void check_irq_off(void)
2366 {
2367         BUG_ON(!irqs_disabled());
2368 }
2369
2370 static void check_irq_on(void)
2371 {
2372         BUG_ON(irqs_disabled());
2373 }
2374
2375 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2376 {
2377 #ifdef CONFIG_SMP
2378         check_irq_off();
2379         assert_spin_locked(&cachep->node[numa_mem_id()]->list_lock);
2380 #endif
2381 }
2382
2383 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2384 {
2385 #ifdef CONFIG_SMP
2386         check_irq_off();
2387         assert_spin_locked(&cachep->node[node]->list_lock);
2388 #endif
2389 }
2390
2391 #else
2392 #define check_irq_off() do { } while(0)
2393 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2394 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2395 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2396 #endif
2397
2398 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
2399                         struct array_cache *ac,
2400                         int force, int node);
2401
2402 static void do_drain(void *arg)
2403 {
2404         struct kmem_cache *cachep = arg;
2405         struct array_cache *ac;
2406         int node = numa_mem_id();
2407
2408         check_irq_off();
2409         ac = cpu_cache_get(cachep);
2410         spin_lock(&cachep->node[node]->list_lock);
2411         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2412         spin_unlock(&cachep->node[node]->list_lock);
2413         ac->avail = 0;
2414 }
2415
2416 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2417 {
2418         struct kmem_cache_node *n;
2419         int node;
2420
2421         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2422         check_irq_on();
2423         for_each_online_node(node) {
2424                 n = cachep->node[node];
2425                 if (n && n->alien)
2426                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2427         }
2428
2429         for_each_online_node(node) {
2430                 n = cachep->node[node];
2431                 if (n)
2432                         drain_array(cachep, n, n->shared, 1, node);
2433         }
2434 }
2435
2436 /*
2437  * Remove slabs from the list of free slabs.
2438  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2439  *
2440  * Returns the actual number of slabs released.
2441  */
2442 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2443                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2444 {
2445         struct list_head *p;
2446         int nr_freed;
2447         struct slab *slabp;
2448
2449         nr_freed = 0;
2450         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2451
2452                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2453                 p = n->slabs_free.prev;
2454                 if (p == &n->slabs_free) {
2455                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2456                         goto out;
2457                 }
2458
2459                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2460 #if DEBUG
2461                 BUG_ON(slabp->inuse);
2462 #endif
2463                 list_del(&slabp->list);
2464                 /*
2465                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2466                  * to the cache.
2467                  */
2468                 n->free_objects -= cache->num;
2469                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2470                 slab_destroy(cache, slabp);
2471                 nr_freed++;
2472         }
2473 out:
2474         return nr_freed;
2475 }
2476
2477 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2478 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2479 {
2480         int ret = 0, i = 0;
2481         struct kmem_cache_node *n;
2482
2483         drain_cpu_caches(cachep);
2484
2485         check_irq_on();
2486         for_each_online_node(i) {
2487                 n = cachep->node[i];
2488                 if (!n)
2489                         continue;
2490
2491                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
2492
2493                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2494                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2495         }
2496         return (ret ? 1 : 0);
2497 }
2498
2499 /**
2500  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2501  * @cachep: The cache to shrink.
2502  *
2503  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2504  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2505  */
2506 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2507 {
2508         int ret;
2509         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2510
2511         get_online_cpus();
2512         mutex_lock(&slab_mutex);
2513         ret = __cache_shrink(cachep);
2514         mutex_unlock(&slab_mutex);
2515         put_online_cpus();
2516         return ret;
2517 }
2518 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2519
2520 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2521 {
2522         int i;
2523         struct kmem_cache_node *n;
2524         int rc = __cache_shrink(cachep);
2525
2526         if (rc)
2527                 return rc;
2528
2529         for_each_online_cpu(i)
2530             kfree(cachep->array[i]);
2531
2532         /* NUMA: free the node structures */
2533         for_each_online_node(i) {
2534                 n = cachep->node[i];
2535                 if (n) {
2536                         kfree(n->shared);
2537                         free_alien_cache(n->alien);
2538                         kfree(n);
2539                 }
2540         }
2541         return 0;
2542 }
2543
2544 /*
2545  * Get the memory for a slab management obj.
2546  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2547  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2548  * come from the same cache which is getting created because,
2549  * when we are searching for an appropriate cache for these
2550  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2551  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2552  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2553  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2554  */
2555 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2556                                    struct page *page, int colour_off,
2557                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2558 {
2559         struct slab *slabp;
2560         void *addr = page_address(page);
2561
2562         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2563                 /* Slab management obj is off-slab. */
2564                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2565                                               local_flags, nodeid);
2566                 /*
2567                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2568                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2569                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2570                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2571                  */
2572                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2573                                    local_flags);
2574                 if (!slabp)
2575                         return NULL;
2576         } else {
2577                 slabp = addr + colour_off;
2578                 colour_off += cachep->slab_size;
2579         }
2580         slabp->inuse = 0;
2581         slabp->s_mem = addr + colour_off;
2582         slabp->free = 0;
2583         return slabp;
2584 }
2585
2586 static inline unsigned int *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2587 {
2588         return (unsigned int *) (slabp + 1);
2589 }
2590
2591 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2592                             struct slab *slabp)
2593 {
2594         int i;
2595
2596         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2597                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2598 #if DEBUG
2599                 /* need to poison the objs? */
2600                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2601                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2602                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2603                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2604
2605                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2606                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2607                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2608                 }
2609                 /*
2610                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2611                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2612                  * They must also be threaded.
2613                  */
2614                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2615                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2616
2617                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2618                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2619                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2620                                            " end of an object");
2621                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2622                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2623                                            " start of an object");
2624                 }
2625                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2626                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2627                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2628                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2629 #else
2630                 if (cachep->ctor)
2631                         cachep->ctor(objp);
2632 #endif
2633                 slab_bufctl(slabp)[i] = i;
2634         }
2635 }
2636
2637 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2638 {
2639         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2640                 if (flags & GFP_DMA)
2641                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2642                 else
2643                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2644         }
2645 }
2646
2647 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2648                                 int nodeid)
2649 {
2650         void *objp;
2651
2652         slabp->inuse++;
2653         objp = index_to_obj(cachep, slabp, slab_bufctl(slabp)[slabp->free]);
2654 #if DEBUG
2655         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2656 #endif
2657         slabp->free++;
2658
2659         return objp;
2660 }
2661
2662 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2663                                 void *objp, int nodeid)
2664 {
2665         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2666 #if DEBUG
2667         unsigned int i;
2668
2669         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2670         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2671
2672         /* Verify double free bug */
2673         for (i = slabp->free; i < cachep->num; i++) {
2674                 if (slab_bufctl(slabp)[i] == objnr) {
2675                         printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2676                                         "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2677                         BUG();
2678                 }
2679         }
2680 #endif
2681         slabp->free--;
2682         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = objnr;
2683         slabp->inuse--;
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2688  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2689  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2690  */
2691 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2692                            struct page *page)
2693 {
2694         page->slab_cache = cache;
2695         page->slab_page = slab;
2696 }
2697
2698 /*
2699  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2700  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2701  */
2702 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2703                 gfp_t flags, int nodeid, struct page *page)
2704 {
2705         struct slab *slabp;
2706         size_t offset;
2707         gfp_t local_flags;
2708         struct kmem_cache_node *n;
2709
2710         /*
2711          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2712          * critical path in kmem_cache_alloc().
2713          */
2714         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2715         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2716
2717         /* Take the node list lock to change the colour_next on this node */
2718         check_irq_off();
2719         n = cachep->node[nodeid];
2720         spin_lock(&n->list_lock);
2721
2722         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2723         offset = n->colour_next;
2724         n->colour_next++;
2725         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2726                 n->colour_next = 0;
2727         spin_unlock(&n->list_lock);
2728
2729         offset *= cachep->colour_off;
2730
2731         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2732                 local_irq_enable();
2733
2734         /*
2735          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2736          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2737          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2738          * will eventually be caught here (where it matters).
2739          */
2740         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2741
2742         /*
2743          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2744          * 'nodeid'.
2745          */
2746         if (!page)
2747                 page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2748         if (!page)
2749                 goto failed;
2750
2751         /* Get slab management. */
2752         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2753                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2754         if (!slabp)
2755                 goto opps1;
2756
2757         slab_map_pages(cachep, slabp, page);
2758
2759         cache_init_objs(cachep, slabp);
2760
2761         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2762                 local_irq_disable();
2763         check_irq_off();
2764         spin_lock(&n->list_lock);
2765
2766         /* Make slab active. */
2767         list_add_tail(&slabp->list, &(n->slabs_free));
2768         STATS_INC_GROWN(cachep);
2769         n->free_objects += cachep->num;
2770         spin_unlock(&n->list_lock);
2771         return 1;
2772 opps1:
2773         kmem_freepages(cachep, page);
2774 failed:
2775         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2776                 local_irq_disable();
2777         return 0;
2778 }
2779
2780 #if DEBUG
2781
2782 /*
2783  * Perform extra freeing checks:
2784  * - detect bad pointers.
2785  * - POISON/RED_ZONE checking
2786  */
2787 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2788 {
2789         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2790                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2791                        (unsigned long)objp);
2792                 BUG();
2793         }
2794 }
2795
2796 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2797 {
2798         unsigned long long redzone1, redzone2;
2799
2800         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2801         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2802
2803         /*
2804          * Redzone is ok.
2805          */
2806         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2807                 return;
2808
2809         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2810                 slab_error(cache, "double free detected");
2811         else
2812                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2813
2814         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2815                         obj, redzone1, redzone2);
2816 }
2817
2818 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2819                                    unsigned long caller)
2820 {
2821         unsigned int objnr;
2822         struct slab *slabp;
2823
2824         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2825
2826         objp -= obj_offset(cachep);
2827         kfree_debugcheck(objp);
2828         slabp = virt_to_slab(objp);
2829
2830         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2831                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2832                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2833                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2834         }
2835         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2836                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2837
2838         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2839
2840         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2841         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2842
2843         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2844 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2845                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2846                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
2847                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2848                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2849                 } else {
2850                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2851                 }
2852 #else
2853                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2854 #endif
2855         }
2856         return objp;
2857 }
2858
2859 #else
2860 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2861 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2862 #endif
2863
2864 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2865                                                         bool force_refill)
2866 {
2867         int batchcount;
2868         struct kmem_cache_node *n;
2869         struct array_cache *ac;
2870         int node;
2871
2872         check_irq_off();
2873         node = numa_mem_id();
2874         if (unlikely(force_refill))
2875                 goto force_grow;
2876 retry:
2877         ac = cpu_cache_get(cachep);
2878         batchcount = ac->batchcount;
2879         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2880                 /*
2881                  * If there was little recent activity on this cache, then
2882                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2883                  * refill bouncing.
2884                  */
2885                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2886         }
2887         n = cachep->node[node];
2888
2889         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2890         spin_lock(&n->list_lock);
2891
2892         /* See if we can refill from the shared array */
2893         if (n->shared && transfer_objects(ac, n->shared, batchcount)) {
2894                 n->shared->touched = 1;
2895                 goto alloc_done;
2896         }
2897
2898         while (batchcount > 0) {
2899                 struct list_head *entry;
2900                 struct slab *slabp;
2901                 /* Get slab alloc is to come from. */
2902                 entry = n->slabs_partial.next;
2903                 if (entry == &n->slabs_partial) {
2904                         n->free_touched = 1;
2905                         entry = n->slabs_free.next;
2906                         if (entry == &n->slabs_free)
2907                                 goto must_grow;
2908                 }
2909
2910                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2911                 check_spinlock_acquired(cachep);
2912
2913                 /*
2914                  * The slab was either on partial or free list so
2915                  * there must be at least one object available for
2916                  * allocation.
2917                  */
2918                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
2919
2920                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2921                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2922                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2923                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2924
2925                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
2926                                                                         node));
2927                 }
2928
2929                 /* move slabp to correct slabp list: */
2930                 list_del(&slabp->list);
2931                 if (slabp->free == cachep->num)
2932                         list_add(&slabp->list, &n->slabs_full);
2933                 else
2934                         list_add(&slabp->list, &n->slabs_partial);
2935         }
2936
2937 must_grow:
2938         n->free_objects -= ac->avail;
2939 alloc_done:
2940         spin_unlock(&n->list_lock);
2941
2942         if (unlikely(!ac->avail)) {
2943                 int x;
2944 force_grow:
2945                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
2946
2947                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2948                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2949                 node = numa_mem_id();
2950
2951                 /* no objects in sight? abort */
2952                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
2953                         return NULL;
2954
2955                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
2956                         goto retry;
2957         }
2958         ac->touched = 1;
2959
2960         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
2961 }
2962
2963 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2964                                                 gfp_t flags)
2965 {
2966         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
2967 #if DEBUG
2968         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2969 #endif
2970 }
2971
2972 #if DEBUG
2973 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2974                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2975 {
2976         if (!objp)
2977                 return objp;
2978         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2979 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2980                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
2981                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2982                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2983                 else
2984                         check_poison_obj(cachep, objp);
2985 #else
2986                 check_poison_obj(cachep, objp);
2987 #endif
2988                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2989         }
2990         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2991                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2992
2993         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2994                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2995                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2996                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2997                                                 " object was overwritten");
2998                         printk(KERN_ERR
2999                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3000                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3001                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3002                 }
3003                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3004                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3005         }
3006         objp += obj_offset(cachep);
3007         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3008                 cachep->ctor(objp);
3009         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3010             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3011                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3012                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3013         }
3014         return objp;
3015 }
3016 #else
3017 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3018 #endif
3019
3020 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3021 {
3022         if (cachep == kmem_cache)
3023                 return false;
3024
3025         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3026 }
3027
3028 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3029 {
3030         void *objp;
3031         struct array_cache *ac;
3032         bool force_refill = false;
3033
3034         check_irq_off();
3035
3036         ac = cpu_cache_get(cachep);
3037         if (likely(ac->avail)) {
3038                 ac->touched = 1;
3039                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3040
3041                 /*
3042                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3043                  * by the current flags
3044                  */
3045                 if (objp) {
3046                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3047                         goto out;
3048                 }
3049                 force_refill = true;
3050         }
3051
3052         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3053         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3054         /*
3055          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3056          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3057          */
3058         ac = cpu_cache_get(cachep);
3059
3060 out:
3061         /*
3062          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3063          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3064          * treat the array pointers as a reference to the object.
3065          */
3066         if (objp)
3067                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3068         return objp;
3069 }
3070
3071 #ifdef CONFIG_NUMA
3072 /*
3073  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3074  *
3075  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3076  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3077  */
3078 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3079 {
3080         int nid_alloc, nid_here;
3081
3082         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3083                 return NULL;
3084         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3085         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3086                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3087         else if (current->mempolicy)
3088                 nid_alloc = slab_node();
3089         if (nid_alloc != nid_here)
3090                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3091         return NULL;
3092 }
3093
3094 /*
3095  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3096  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3097  * available node for available objects. If that fails then we
3098  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3099  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3100  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3101  */
3102 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3103 {
3104         struct zonelist *zonelist;
3105         gfp_t local_flags;
3106         struct zoneref *z;
3107         struct zone *zone;
3108         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3109         void *obj = NULL;
3110         int nid;
3111         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3112
3113         if (flags & __GFP_THISNODE)
3114                 return NULL;
3115
3116         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3117
3118 retry_cpuset:
3119         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3120         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3121
3122 retry:
3123         /*
3124          * Look through allowed nodes for objects available
3125          * from existing per node queues.
3126          */
3127         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3128                 nid = zone_to_nid(zone);
3129
3130                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3131                         cache->node[nid] &&
3132                         cache->node[nid]->free_objects) {
3133                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3134                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3135                                 if (obj)
3136                                         break;
3137                 }
3138         }
3139
3140         if (!obj) {
3141                 /*
3142                  * This allocation will be performed within the constraints
3143                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3144                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3145                  * set and go into memory reserves if necessary.
3146                  */
3147                 struct page *page;
3148
3149                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3150                         local_irq_enable();
3151                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3152                 page = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3153                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3154                         local_irq_disable();
3155                 if (page) {
3156                         /*
3157                          * Insert into the appropriate per node queues
3158                          */
3159                         nid = page_to_nid(page);
3160                         if (cache_grow(cache, flags, nid, page)) {
3161                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3162                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3163                                 if (!obj)
3164                                         /*
3165                                          * Another processor may allocate the
3166                                          * objects in the slab since we are
3167                                          * not holding any locks.
3168                                          */
3169                                         goto retry;
3170                         } else {
3171                                 /* cache_grow already freed obj */
3172                                 obj = NULL;
3173                         }
3174                 }
3175         }
3176
3177         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3178                 goto retry_cpuset;
3179         return obj;
3180 }
3181
3182 /*
3183  * A interface to enable slab creation on nodeid
3184  */
3185 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3186                                 int nodeid)
3187 {
3188         struct list_head *entry;
3189         struct slab *slabp;
3190         struct kmem_cache_node *n;
3191         void *obj;
3192         int x;
3193
3194         VM_BUG_ON(nodeid > num_online_nodes());
3195         n = cachep->node[nodeid];
3196         BUG_ON(!n);
3197
3198 retry:
3199         check_irq_off();
3200         spin_lock(&n->list_lock);
3201         entry = n->slabs_partial.next;
3202         if (entry == &n->slabs_partial) {
3203                 n->free_touched = 1;
3204                 entry = n->slabs_free.next;
3205                 if (entry == &n->slabs_free)
3206                         goto must_grow;
3207         }
3208
3209         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3210         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3211
3212         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3213         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3214         STATS_SET_HIGH(cachep);
3215
3216         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3217
3218         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3219         n->free_objects--;
3220         /* move slabp to correct slabp list: */
3221         list_del(&slabp->list);
3222
3223         if (slabp->free == cachep->num)
3224                 list_add(&slabp->list, &n->slabs_full);
3225         else
3226                 list_add(&slabp->list, &n->slabs_partial);
3227
3228         spin_unlock(&n->list_lock);
3229         goto done;
3230
3231 must_grow:
3232         spin_unlock(&n->list_lock);
3233         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3234         if (x)
3235                 goto retry;
3236
3237         return fallback_alloc(cachep, flags);
3238
3239 done:
3240         return obj;
3241 }
3242
3243 static __always_inline void *
3244 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3245                    unsigned long caller)
3246 {
3247         unsigned long save_flags;
3248         void *ptr;
3249         int slab_node = numa_mem_id();
3250
3251         flags &= gfp_allowed_mask;
3252
3253         lockdep_trace_alloc(flags);
3254
3255         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3256                 return NULL;
3257
3258         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3259
3260         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3261         local_irq_save(save_flags);
3262
3263         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3264                 nodeid = slab_node;
3265
3266         if (unlikely(!cachep->node[nodeid])) {
3267                 /* Node not bootstrapped yet */
3268                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3269                 goto out;
3270         }
3271
3272         if (nodeid == slab_node) {
3273                 /*
3274                  * Use the locally cached objects if possible.
3275                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3276                  * to other nodes. It may fail while we still have
3277                  * objects on other nodes available.
3278                  */
3279                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3280                 if (ptr)
3281                         goto out;
3282         }
3283         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3284         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3285   out:
3286         local_irq_restore(save_flags);
3287         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3288         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3289                                  flags);
3290
3291         if (likely(ptr))
3292                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3293
3294         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3295                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3296
3297         return ptr;
3298 }
3299
3300 static __always_inline void *
3301 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3302 {
3303         void *objp;
3304
3305         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3306                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3307                 if (objp)
3308                         goto out;
3309         }
3310         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3311
3312         /*
3313          * We may just have run out of memory on the local node.
3314          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3315          */
3316         if (!objp)
3317                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3318
3319   out:
3320         return objp;
3321 }
3322 #else
3323
3324 static __always_inline void *
3325 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3326 {
3327         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3328 }
3329
3330 #endif /* CONFIG_NUMA */
3331
3332 static __always_inline void *
3333 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3334 {
3335         unsigned long save_flags;
3336         void *objp;
3337
3338         flags &= gfp_allowed_mask;
3339
3340         lockdep_trace_alloc(flags);
3341
3342         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3343                 return NULL;
3344
3345         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3346
3347         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3348         local_irq_save(save_flags);
3349         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3350         local_irq_restore(save_flags);
3351         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3352         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3353                                  flags);
3354         prefetchw(objp);
3355
3356         if (likely(objp))
3357                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3358
3359         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3360                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3361
3362         return objp;
3363 }
3364
3365 /*
3366  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3367  */
3368 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3369                        int node)
3370 {
3371         int i;
3372         struct kmem_cache_node *n;
3373
3374         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3375                 void *objp;
3376                 struct slab *slabp;
3377
3378                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3379                 objp = objpp[i];
3380
3381                 slabp = virt_to_slab(objp);
3382                 n = cachep->node[node];
3383                 list_del(&slabp->list);
3384                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3385                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3386                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3387                 n->free_objects++;
3388
3389                 /* fixup slab chains */
3390                 if (slabp->inuse == 0) {
3391                         if (n->free_objects > n->free_limit) {
3392                                 n->free_objects -= cachep->num;
3393                                 /* No need to drop any previously held
3394                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3395                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3396                                  * a different cache, refer to comments before
3397                                  * alloc_slabmgmt.
3398                                  */
3399                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3400                         } else {
3401                                 list_add(&slabp->list, &n->slabs_free);
3402                         }
3403                 } else {
3404                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3405                          * partial list on free - maximum time for the
3406                          * other objects to be freed, too.
3407                          */
3408                         list_add_tail(&slabp->list, &n->slabs_partial);
3409                 }
3410         }
3411 }
3412
3413 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3414 {
3415         int batchcount;
3416         struct kmem_cache_node *n;
3417         int node = numa_mem_id();
3418
3419         batchcount = ac->batchcount;
3420 #if DEBUG
3421         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3422 #endif
3423         check_irq_off();
3424         n = cachep->node[node];
3425         spin_lock(&n->list_lock);
3426         if (n->shared) {
3427                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3428                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3429                 if (max) {
3430                         if (batchcount > max)
3431                                 batchcount = max;
3432                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3433                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3434                         shared_array->avail += batchcount;
3435                         goto free_done;
3436                 }
3437         }
3438
3439         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3440 free_done:
3441 #if STATS
3442         {
3443                 int i = 0;
3444                 struct list_head *p;
3445
3446                 p = n->slabs_free.next;
3447                 while (p != &(n->slabs_free)) {
3448                         struct slab *slabp;
3449
3450                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3451                         BUG_ON(slabp->inuse);
3452
3453                         i++;
3454                         p = p->next;
3455                 }
3456                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3457         }
3458 #endif
3459         spin_unlock(&n->list_lock);
3460         ac->avail -= batchcount;
3461         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3462 }
3463
3464 /*
3465  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3466  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3467  */
3468 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3469                                 unsigned long caller)
3470 {
3471         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3472
3473         check_irq_off();
3474         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3475         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3476
3477         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3478
3479         /*
3480          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3481          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3482          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3483          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3484          * the cache.
3485          */
3486         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3487                 return;
3488
3489         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3490                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3491         } else {
3492                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3493                 cache_flusharray(cachep, ac);
3494         }
3495
3496         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3497 }
3498
3499 /**
3500  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3501  * @cachep: The cache to allocate from.
3502  * @flags: See kmalloc().
3503  *
3504  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3505  * if the cache has no available objects.
3506  */
3507 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3508 {
3509         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3510
3511         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3512                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3513
3514         return ret;
3515 }
3516 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3517
3518 #ifdef CONFIG_TRACING
3519 void *
3520 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3521 {
3522         void *ret;
3523
3524         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3525
3526         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3527                       size, cachep->size, flags);
3528         return ret;
3529 }
3530 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3531 #endif
3532
3533 #ifdef CONFIG_NUMA
3534 /**
3535  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3536  * @cachep: The cache to allocate from.
3537  * @flags: See kmalloc().
3538  * @nodeid: node number of the target node.
3539  *
3540  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3541  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3542  *
3543  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3544  */
3545 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3546 {
3547         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3548
3549         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3550                                     cachep->object_size, cachep->size,
3551                                     flags, nodeid);
3552
3553         return ret;
3554 }
3555 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3556
3557 #ifdef CONFIG_TRACING
3558 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3559                                   gfp_t flags,
3560                                   int nodeid,
3561                                   size_t size)
3562 {
3563         void *ret;
3564
3565         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3566
3567         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3568                            size, cachep->size,
3569                            flags, nodeid);
3570         return ret;
3571 }
3572 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3573 #endif
3574
3575 static __always_inline void *
3576 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3577 {
3578         struct kmem_cache *cachep;
3579
3580         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3581         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3582                 return cachep;
3583         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3584 }
3585
3586 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3587 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3588 {
3589         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3590 }
3591 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3592
3593 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3594                 int node, unsigned long caller)
3595 {
3596         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3597 }
3598 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3599 #else
3600 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3601 {
3602         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3603 }
3604 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3605 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3606 #endif /* CONFIG_NUMA */
3607
3608 /**
3609  * __do_kmalloc - allocate memory
3610  * @size: how many bytes of memory are required.
3611  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3612  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3613  */
3614 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3615                                           unsigned long caller)
3616 {
3617         struct kmem_cache *cachep;
3618         void *ret;
3619
3620         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3621          * __ with kmem_.
3622          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3623          * functions.
3624          */
3625         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3626         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3627                 return cachep;
3628         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3629
3630         trace_kmalloc(caller, ret,
3631                       size, cachep->size, flags);
3632
3633         return ret;
3634 }
3635
3636
3637 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3638 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3639 {
3640         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3641 }
3642 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3643
3644 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3645 {
3646         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3647 }
3648 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3649
3650 #else
3651 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3652 {
3653         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3654 }
3655 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3656 #endif
3657
3658 /**
3659  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3660  * @cachep: The cache the allocation was from.
3661  * @objp: The previously allocated object.
3662  *
3663  * Free an object which was previously allocated from this
3664  * cache.
3665  */
3666 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3667 {
3668         unsigned long flags;
3669         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3670         if (!cachep)
3671                 return;
3672
3673         local_irq_save(flags);
3674         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3675         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3676                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3677         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3678         local_irq_restore(flags);
3679
3680         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3681 }
3682 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3683
3684 /**
3685  * kfree - free previously allocated memory
3686  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3687  *
3688  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3689  *
3690  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3691  * or you will run into trouble.
3692  */
3693 void kfree(const void *objp)
3694 {
3695         struct kmem_cache *c;
3696         unsigned long flags;
3697
3698         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3699
3700         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3701                 return;
3702         local_irq_save(flags);
3703         kfree_debugcheck(objp);
3704         c = virt_to_cache(objp);
3705         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3706
3707         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3708         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3709         local_irq_restore(flags);
3710 }
3711 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3712
3713 /*
3714  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3715  */
3716 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3717 {
3718         int node;
3719         struct kmem_cache_node *n;
3720         struct array_cache *new_shared;
3721         struct array_cache **new_alien = NULL;
3722
3723         for_each_online_node(node) {
3724
3725                 if (use_alien_caches) {
3726                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3727                         if (!new_alien)
3728                                 goto fail;
3729                 }
3730
3731                 new_shared = NULL;
3732                 if (cachep->shared) {
3733                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3734                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3735                                         0xbaadf00d, gfp);
3736                         if (!new_shared) {
3737                                 free_alien_cache(new_alien);
3738                                 goto fail;
3739                         }
3740                 }
3741
3742                 n = cachep->node[node];
3743                 if (n) {
3744                         struct array_cache *shared = n->shared;
3745
3746                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3747
3748                         if (shared)
3749                                 free_block(cachep, shared->entry,
3750                                                 shared->avail, node);
3751
3752                         n->shared = new_shared;
3753                         if (!n->alien) {
3754                                 n->alien = new_alien;
3755                                 new_alien = NULL;
3756                         }
3757                         n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3758                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3759                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3760                         kfree(shared);
3761                         free_alien_cache(new_alien);
3762                         continue;
3763                 }
3764                 n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
3765                 if (!n) {
3766                         free_alien_cache(new_alien);
3767                         kfree(new_shared);
3768                         goto fail;
3769                 }
3770
3771                 kmem_cache_node_init(n);
3772                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3773                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3774                 n->shared = new_shared;
3775                 n->alien = new_alien;
3776                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3777                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3778                 cachep->node[node] = n;
3779         }
3780         return 0;
3781
3782 fail:
3783         if (!cachep->list.next) {
3784                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3785                 node--;
3786                 while (node >= 0) {
3787                         if (cachep->node[node]) {
3788                                 n = cachep->node[node];
3789
3790                                 kfree(n->shared);
3791                                 free_alien_cache(n->alien);
3792                                 kfree(n);
3793                                 cachep->node[node] = NULL;
3794                         }
3795                         node--;
3796                 }
3797         }
3798         return -ENOMEM;
3799 }
3800
3801 struct ccupdate_struct {
3802         struct kmem_cache *cachep;
3803         struct array_cache *new[0];
3804 };
3805
3806 static void do_ccupdate_local(void *info)
3807 {
3808         struct ccupdate_struct *new = info;
3809         struct array_cache *old;
3810
3811         check_irq_off();
3812         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3813
3814         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3815         new->new[smp_processor_id()] = old;
3816 }
3817
3818 /* Always called with the slab_mutex held */
3819 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3820                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3821 {
3822         struct ccupdate_struct *new;
3823         int i;
3824
3825         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
3826                       gfp);
3827         if (!new)
3828                 return -ENOMEM;
3829
3830         for_each_online_cpu(i) {
3831                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
3832                                                 batchcount, gfp);
3833                 if (!new->new[i]) {
3834                         for (i--; i >= 0; i--)
3835                                 kfree(new->new[i]);
3836                         kfree(new);
3837                         return -ENOMEM;
3838                 }
3839         }
3840         new->cachep = cachep;
3841
3842         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3843
3844         check_irq_on();
3845         cachep->batchcount = batchcount;
3846         cachep->limit = limit;
3847         cachep->shared = shared;
3848
3849         for_each_online_cpu(i) {
3850                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3851                 if (!ccold)
3852                         continue;
3853                 spin_lock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
3854                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
3855                 spin_unlock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
3856                 kfree(ccold);
3857         }
3858         kfree(new);
3859         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
3860 }
3861
3862 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3863                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3864 {
3865         int ret;
3866         struct kmem_cache *c = NULL;
3867         int i = 0;
3868
3869         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3870
3871         if (slab_state < FULL)
3872                 return ret;
3873
3874         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3875                 return ret;
3876
3877         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
3878         for_each_memcg_cache_index(i) {
3879                 c = cache_from_memcg(cachep, i);
3880                 if (c)
3881                         /* return value determined by the parent cache only */
3882                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3883         }
3884
3885         return ret;
3886 }
3887
3888 /* Called with slab_mutex held always */
3889 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3890 {
3891         int err;
3892         int limit = 0;
3893         int shared = 0;
3894         int batchcount = 0;
3895
3896         if (!is_root_cache(cachep)) {
3897                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3898                 limit = root->limit;
3899                 shared = root->shared;
3900                 batchcount = root->batchcount;
3901         }
3902
3903         if (limit && shared && batchcount)
3904                 goto skip_setup;
3905         /*
3906          * The head array serves three purposes:
3907          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3908          * - reduce the number of spinlock operations.
3909          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3910          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3911          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3912          * Bonwick.
3913          */
3914         if (cachep->size > 131072)
3915                 limit = 1;
3916         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3917                 limit = 8;
3918         else if (cachep->size > 1024)
3919                 limit = 24;
3920         else if (cachep->size > 256)
3921                 limit = 54;
3922         else
3923                 limit = 120;
3924
3925         /*
3926          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3927          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3928          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3929          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3930          * replaces Bonwick's magazine layer.
3931          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3932          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3933          */
3934         shared = 0;
3935         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3936                 shared = 8;
3937
3938 #if DEBUG
3939         /*
3940          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3941          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3942          */
3943         if (limit > 32)
3944                 limit = 32;
3945 #endif
3946         batchcount = (limit + 1) / 2;
3947 skip_setup:
3948         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3949         if (err)
3950                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3951                        cachep->name, -err);
3952         return err;
3953 }
3954
3955 /*
3956  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3957  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3958  * if drain_array() is used on the shared array.
3959  */
3960 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3961                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3962 {
3963         int tofree;
3964
3965         if (!ac || !ac->avail)
3966                 return;
3967         if (ac->touched && !force) {
3968                 ac->touched = 0;
3969         } else {
3970                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3971                 if (ac->avail) {
3972                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
3973                         if (tofree > ac->avail)
3974                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
3975                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
3976                         ac->avail -= tofree;
3977                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
3978                                 sizeof(void *) * ac->avail);
3979                 }
3980                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3981         }
3982 }
3983
3984 /**
3985  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3986  * @w: work descriptor
3987  *
3988  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3989  * Purpose:
3990  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3991  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3992  *
3993  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3994  * again on the next iteration.
3995  */
3996 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3997 {
3998         struct kmem_cache *searchp;
3999         struct kmem_cache_node *n;
4000         int node = numa_mem_id();
4001         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4002
4003         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4004                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4005                 goto out;
4006
4007         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4008                 check_irq_on();
4009
4010                 /*
4011                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4012                  * have established with reasonable certainty that
4013                  * we can do some work if the lock was obtained.
4014                  */
4015                 n = searchp->node[node];
4016
4017                 reap_alien(searchp, n);
4018
4019                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4020
4021                 /*
4022                  * These are racy checks but it does not matter
4023                  * if we skip one check or scan twice.
4024                  */
4025                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4026                         goto next;
4027
4028                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4029
4030                 drain_array(searchp, n, n->shared, 0, node);
4031
4032                 if (n->free_touched)
4033                         n->free_touched = 0;
4034                 else {
4035                         int freed;
4036
4037                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4038                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4039                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4040                 }
4041 next:
4042                 cond_resched();
4043         }
4044         check_irq_on();
4045         mutex_unlock(&slab_mutex);
4046         next_reap_node();
4047 out:
4048         /* Set up the next iteration */
4049         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4050 }
4051
4052 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4053 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4054 {
4055         struct slab *slabp;
4056         unsigned long active_objs;
4057         unsigned long num_objs;
4058         unsigned long active_slabs = 0;
4059         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4060         const char *name;
4061         char *error = NULL;
4062         int node;
4063         struct kmem_cache_node *n;
4064
4065         active_objs = 0;
4066         num_slabs = 0;
4067         for_each_online_node(node) {
4068                 n = cachep->node[node];
4069                 if (!n)
4070                         continue;
4071
4072                 check_irq_on();
4073                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4074
4075                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list) {
4076                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4077                                 error = "slabs_full accounting error";
4078                         active_objs += cachep->num;
4079                         active_slabs++;
4080                 }
4081                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list) {
4082                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4083                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4084                         if (!slabp->inuse && !error)
4085                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4086                         active_objs += slabp->inuse;
4087                         active_slabs++;
4088                 }
4089                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_free, list) {
4090                         if (slabp->inuse && !error)
4091                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4092                         num_slabs++;
4093                 }
4094                 free_objects += n->free_objects;
4095                 if (n->shared)
4096                         shared_avail += n->shared->avail;
4097
4098                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4099         }
4100         num_slabs += active_slabs;
4101         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4102         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4103                 error = "free_objects accounting error";
4104
4105         name = cachep->name;
4106         if (error)
4107                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4108
4109         sinfo->active_objs = active_objs;
4110         sinfo->num_objs = num_objs;
4111         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4112         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4113         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4114         sinfo->limit = cachep->limit;
4115         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4116         sinfo->shared = cachep->shared;
4117         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4118         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4119 }
4120
4121 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4122 {
4123 #if STATS
4124         {                       /* node stats */
4125                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4126                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4127                 unsigned long grown = cachep->grown;
4128                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4129                 unsigned long errors = cachep->errors;
4130                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4131                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4132                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4133                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4134
4135                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4136                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4137                            allocs, high, grown,
4138                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4139                            node_frees, overflows);
4140         }
4141         /* cpu stats */
4142         {
4143                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4144                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4145                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4146                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4147
4148                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4149                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4150         }
4151 #endif
4152 }
4153
4154 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4155 /**
4156  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4157  * @file: unused
4158  * @buffer: user buffer
4159  * @count: data length
4160  * @ppos: unused
4161  */
4162 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4163                        size_t count, loff_t *ppos)
4164 {
4165         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4166         int limit, batchcount, shared, res;
4167         struct kmem_cache *cachep;
4168
4169         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4170                 return -EINVAL;
4171         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4172                 return -EFAULT;
4173         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4174
4175         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4176         if (!tmp)
4177                 return -EINVAL;
4178         *tmp = '\0';
4179         tmp++;
4180         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4181                 return -EINVAL;
4182
4183         /* Find the cache in the chain of caches. */
4184         mutex_lock(&slab_mutex);
4185         res = -EINVAL;
4186         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4187                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4188                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4189                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4190                                 res = 0;
4191                         } else {
4192                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4193                                                        batchcount, shared,
4194                                                        GFP_KERNEL);
4195                         }
4196                         break;
4197                 }
4198         }
4199         mutex_unlock(&slab_mutex);
4200         if (res >= 0)
4201                 res = count;
4202         return res;
4203 }
4204
4205 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4206
4207 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4208 {
4209         mutex_lock(&slab_mutex);
4210         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4211 }
4212
4213 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4214 {
4215         unsigned long *p;
4216         int l;
4217         if (!v)
4218                 return 1;
4219         l = n[1];
4220         p = n + 2;
4221         while (l) {
4222                 int i = l/2;
4223                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4224                 if (*q == v) {
4225                         q[1]++;
4226                         return 1;
4227                 }
4228                 if (*q > v) {
4229                         l = i;
4230                 } else {
4231                         p = q + 2;
4232                         l -= i + 1;
4233                 }
4234         }
4235         if (++n[1] == n[0])
4236                 return 0;
4237         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4238         p[0] = v;
4239         p[1] = 1;
4240         return 1;
4241 }
4242
4243 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4244 {
4245         void *p;
4246         int i, j;
4247
4248         if (n[0] == n[1])
4249                 return;
4250         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4251                 bool active = true;
4252
4253                 for (j = s->free; j < c->num; j++) {
4254                         /* Skip freed item */
4255                         if (slab_bufctl(s)[j] == i) {
4256                                 active = false;
4257                                 break;
4258                         }
4259                 }
4260                 if (!active)
4261                         continue;
4262
4263                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4264                         return;
4265         }
4266 }
4267
4268 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4269 {
4270 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4271         unsigned long offset, size;
4272         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4273
4274         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4275                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4276                 if (modname[0])
4277                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4278                 return;
4279         }
4280 #endif
4281         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4282 }
4283
4284 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4285 {
4286         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4287         struct slab *slabp;
4288         struct kmem_cache_node *n;
4289         const char *name;
4290         unsigned long *x = m->private;
4291         int node;
4292         int i;
4293
4294         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4295                 return 0;
4296         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4297                 return 0;
4298
4299         /* OK, we can do it */
4300
4301         x[1] = 0;
4302
4303         for_each_online_node(node) {
4304                 n = cachep->node[node];
4305                 if (!n)
4306                         continue;
4307
4308                 check_irq_on();
4309                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4310
4311                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list)
4312                         handle_slab(x, cachep, slabp);
4313                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list)
4314                         handle_slab(x, cachep, slabp);
4315                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4316         }
4317         name = cachep->name;
4318         if (x[0] == x[1]) {
4319                 /* Increase the buffer size */
4320                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4321                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4322                 if (!m->private) {
4323                         /* Too bad, we are really out */
4324                         m->private = x;
4325                         mutex_lock(&slab_mutex);
4326                         return -ENOMEM;
4327                 }
4328                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4329                 kfree(x);
4330                 mutex_lock(&slab_mutex);
4331                 /* Now make sure this entry will be retried */
4332                 m->count = m->size;
4333                 return 0;
4334         }
4335         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4336                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4337                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4338                 seq_putc(m, '\n');
4339         }
4340
4341         return 0;
4342 }
4343
4344 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4345         .start = leaks_start,
4346         .next = slab_next,
4347         .stop = slab_stop,
4348         .show = leaks_show,
4349 };
4350
4351 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4352 {
4353         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4354         int ret = -ENOMEM;
4355         if (n) {
4356                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4357                 if (!ret) {
4358                         struct seq_file *m = file->private_data;
4359                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4360                         m->private = n;
4361                         n = NULL;
4362                 }
4363                 kfree(n);
4364         }
4365         return ret;
4366 }
4367
4368 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4369         .open           = slabstats_open,
4370         .read           = seq_read,
4371         .llseek         = seq_lseek,
4372         .release        = seq_release_private,
4373 };
4374 #endif
4375
4376 static int __init slab_proc_init(void)
4377 {
4378 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4379         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4380 #endif
4381         return 0;
4382 }
4383 module_init(slab_proc_init);
4384 #endif
4385
4386 /**
4387  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4388  * @objp: Pointer to the object
4389  *
4390  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4391  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4392  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4393  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4394  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4395  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4396  * must not be freed during the duration of the call.
4397  */
4398 size_t ksize(const void *objp)
4399 {
4400         BUG_ON(!objp);
4401         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4402                 return 0;
4403
4404         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4405 }
4406 EXPORT_SYMBOL(ksize);