slab: use __GFP_COMP flag for allocating slab pages
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 /*
161  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
162  * swap
163  */
164 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
165
166 /*
167  * kmem_bufctl_t:
168  *
169  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
170  * linked offsets.
171  *
172  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
173  * slab an object belongs to.
174  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
175  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
176  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
177  * that does not use off-slab slabs.
178  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
179  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
180  * to have too many per slab.
181  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
182  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
183  */
184
185 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
186 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
187 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
188 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
189 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
190
191 /*
192  * struct slab
193  *
194  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
195  * for a slab, or allocated from an general cache.
196  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
197  */
198 struct slab {
199         struct {
200                 struct list_head list;
201                 void *s_mem;            /* including colour offset */
202                 unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
203                 kmem_bufctl_t free;
204         };
205 };
206
207 /*
208  * struct array_cache
209  *
210  * Purpose:
211  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
212  * - reduce the number of linked list operations
213  * - reduce spinlock operations
214  *
215  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
216  * footprint.
217  *
218  */
219 struct array_cache {
220         unsigned int avail;
221         unsigned int limit;
222         unsigned int batchcount;
223         unsigned int touched;
224         spinlock_t lock;
225         void *entry[];  /*
226                          * Must have this definition in here for the proper
227                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
228                          * the entries.
229                          *
230                          * Entries should not be directly dereferenced as
231                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
232                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
233                          */
234 };
235
236 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
237 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
238 {
239         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
240 }
241
242 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
243 {
244         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
245         return;
246 }
247
248 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
249 {
250         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
251 }
252
253 /*
254  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
255  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
256  */
257 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
258 struct arraycache_init {
259         struct array_cache cache;
260         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
261 };
262
263 /*
264  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
265  */
266 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
267 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
268 #define CACHE_CACHE 0
269 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
270 #define SIZE_NODE (2 * MAX_NUMNODES)
271
272 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
273                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
274 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
275                         int node);
276 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
277 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
278
279 static int slab_early_init = 1;
280
281 #define INDEX_AC kmalloc_index(sizeof(struct arraycache_init))
282 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
283
284 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
285 {
286         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
287         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
288         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
289         parent->shared = NULL;
290         parent->alien = NULL;
291         parent->colour_next = 0;
292         spin_lock_init(&parent->list_lock);
293         parent->free_objects = 0;
294         parent->free_touched = 0;
295 }
296
297 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
298         do {                                                            \
299                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
300                 list_splice(&(cachep->node[nodeid]->slab), listp);      \
301         } while (0)
302
303 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
304         do {                                                            \
305         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
306         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
307         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
308         } while (0)
309
310 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
311 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
312
313 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
314 /*
315  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
316  * cpucache drain/refill cycles.
317  *
318  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
319  * which could lock up otherwise freeable slabs.
320  */
321 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
322 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
323
324 #if STATS
325 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
326 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
327 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
328 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
329 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
330 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
331         do {                                                            \
332                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
333                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
334         } while (0)
335 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
336 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
337 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
338 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
339 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
340         do {                                                            \
341                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
342                         (x)->max_freeable = i;                          \
343         } while (0)
344 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
345 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
346 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
347 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
348 #else
349 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
350 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
351 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
352 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
353 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
354 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
355 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
356 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
357 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
358 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
359 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
360 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
361 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
362 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
363 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
364 #endif
365
366 #if DEBUG
367
368 /*
369  * memory layout of objects:
370  * 0            : objp
371  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
372  *              the end of an object is aligned with the end of the real
373  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
374  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
375  *              redzone word.
376  * cachep->obj_offset: The real object.
377  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
378  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
379  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
380  */
381 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
382 {
383         return cachep->obj_offset;
384 }
385
386 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
387 {
388         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
389         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
390                                       sizeof(unsigned long long));
391 }
392
393 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
394 {
395         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
396         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
397                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
398                                               sizeof(unsigned long long) -
399                                               REDZONE_ALIGN);
400         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
401                                        sizeof(unsigned long long));
402 }
403
404 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
405 {
406         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
407         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
408 }
409
410 #else
411
412 #define obj_offset(x)                   0
413 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
414 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
415 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
416
417 #endif
418
419 /*
420  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
421  * overridden on the command line.
422  */
423 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
424 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
425 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
426 static bool slab_max_order_set __initdata;
427
428 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
429 {
430         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
431         return page->slab_cache;
432 }
433
434 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
435 {
436         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
437
438         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
439         return page->slab_page;
440 }
441
442 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
443                                  unsigned int idx)
444 {
445         return slab->s_mem + cache->size * idx;
446 }
447
448 /*
449  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
450  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
451  *   we can replace (offset / cache->size) by
452  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
453  */
454 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
455                                         const struct slab *slab, void *obj)
456 {
457         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
458         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
459 }
460
461 static struct arraycache_init initarray_generic =
462     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
463
464 /* internal cache of cache description objs */
465 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
466         .batchcount = 1,
467         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
468         .shared = 1,
469         .size = sizeof(struct kmem_cache),
470         .name = "kmem_cache",
471 };
472
473 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
474
475 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
476
477 /*
478  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
479  * for other slabs "off slab".
480  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
481  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
482  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
483  *
484  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
485  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
486  * then comes back up during hotplug
487  */
488 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
489 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
490
491 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
492 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
493
494 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
495                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
496                 int q)
497 {
498         struct array_cache **alc;
499         struct kmem_cache_node *n;
500         int r;
501
502         n = cachep->node[q];
503         if (!n)
504                 return;
505
506         lockdep_set_class(&n->list_lock, l3_key);
507         alc = n->alien;
508         /*
509          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
510          * should go away when common slab code is taught to
511          * work even without alien caches.
512          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
513          * for alloc_alien_cache,
514          */
515         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
516                 return;
517         for_each_node(r) {
518                 if (alc[r])
519                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
520         }
521 }
522
523 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
524 {
525         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
526 }
527
528 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
529 {
530         int node;
531
532         for_each_online_node(node)
533                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
534 }
535
536 static void init_node_lock_keys(int q)
537 {
538         int i;
539
540         if (slab_state < UP)
541                 return;
542
543         for (i = 1; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
544                 struct kmem_cache_node *n;
545                 struct kmem_cache *cache = kmalloc_caches[i];
546
547                 if (!cache)
548                         continue;
549
550                 n = cache->node[q];
551                 if (!n || OFF_SLAB(cache))
552                         continue;
553
554                 slab_set_lock_classes(cache, &on_slab_l3_key,
555                                 &on_slab_alc_key, q);
556         }
557 }
558
559 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int q)
560 {
561         if (!cachep->node[q])
562                 return;
563
564         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
565                         &on_slab_alc_key, q);
566 }
567
568 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
569 {
570         int node;
571
572         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
573         for_each_node(node)
574                 on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
575 }
576
577 static inline void init_lock_keys(void)
578 {
579         int node;
580
581         for_each_node(node)
582                 init_node_lock_keys(node);
583 }
584 #else
585 static void init_node_lock_keys(int q)
586 {
587 }
588
589 static inline void init_lock_keys(void)
590 {
591 }
592
593 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
594 {
595 }
596
597 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
598 {
599 }
600
601 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
602 {
603 }
604
605 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
606 {
607 }
608 #endif
609
610 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
611
612 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
613 {
614         return cachep->array[smp_processor_id()];
615 }
616
617 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
618 {
619         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
620 }
621
622 /*
623  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
624  */
625 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
626                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
627                            unsigned int *num)
628 {
629         int nr_objs;
630         size_t mgmt_size;
631         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
632
633         /*
634          * The slab management structure can be either off the slab or
635          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
636          * slab is used for:
637          *
638          * - The struct slab
639          * - One kmem_bufctl_t for each object
640          * - Padding to respect alignment of @align
641          * - @buffer_size bytes for each object
642          *
643          * If the slab management structure is off the slab, then the
644          * alignment will already be calculated into the size. Because
645          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
646          * correct alignment when allocated.
647          */
648         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
649                 mgmt_size = 0;
650                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
651
652                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
653                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
654         } else {
655                 /*
656                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
657                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
658                  * least @align. In the worst case, this result will
659                  * be one greater than the number of objects that fit
660                  * into the memory allocation when taking the padding
661                  * into account.
662                  */
663                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
664                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
665
666                 /*
667                  * This calculated number will be either the right
668                  * amount, or one greater than what we want.
669                  */
670                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
671                        > slab_size)
672                         nr_objs--;
673
674                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
675                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
676
677                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
678         }
679         *num = nr_objs;
680         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
681 }
682
683 #if DEBUG
684 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
685
686 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
687                         char *msg)
688 {
689         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
690                function, cachep->name, msg);
691         dump_stack();
692         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
698  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
699  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
700  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
701  * line
702   */
703
704 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
705 static int __init noaliencache_setup(char *s)
706 {
707         use_alien_caches = 0;
708         return 1;
709 }
710 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
711
712 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
713 {
714         get_option(&str, &slab_max_order);
715         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
716                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
717         slab_max_order_set = true;
718
719         return 1;
720 }
721 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
722
723 #ifdef CONFIG_NUMA
724 /*
725  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
726  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
727  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
728  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
729  */
730 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
731
732 static void init_reap_node(int cpu)
733 {
734         int node;
735
736         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
737         if (node == MAX_NUMNODES)
738                 node = first_node(node_online_map);
739
740         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
741 }
742
743 static void next_reap_node(void)
744 {
745         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
746
747         node = next_node(node, node_online_map);
748         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
749                 node = first_node(node_online_map);
750         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
751 }
752
753 #else
754 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
755 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
756 #endif
757
758 /*
759  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
760  * via the workqueue/eventd.
761  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
762  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
763  * lock.
764  */
765 static void start_cpu_timer(int cpu)
766 {
767         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
768
769         /*
770          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
771          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
772          * at that time.
773          */
774         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
775                 init_reap_node(cpu);
776                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
777                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
778                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
779         }
780 }
781
782 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
783                                             int batchcount, gfp_t gfp)
784 {
785         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
786         struct array_cache *nc = NULL;
787
788         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
789         /*
790          * The array_cache structures contain pointers to free object.
791          * However, when such objects are allocated or transferred to another
792          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
793          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
794          * not scan such objects.
795          */
796         kmemleak_no_scan(nc);
797         if (nc) {
798                 nc->avail = 0;
799                 nc->limit = entries;
800                 nc->batchcount = batchcount;
801                 nc->touched = 0;
802                 spin_lock_init(&nc->lock);
803         }
804         return nc;
805 }
806
807 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
808 {
809         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
810
811         return PageSlabPfmemalloc(page);
812 }
813
814 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
815 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
816                                                 struct array_cache *ac)
817 {
818         struct kmem_cache_node *n = cachep->node[numa_mem_id()];
819         struct slab *slabp;
820         unsigned long flags;
821
822         if (!pfmemalloc_active)
823                 return;
824
825         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
826         list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list)
827                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
828                         goto out;
829
830         list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list)
831                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
832                         goto out;
833
834         list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_free, list)
835                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
836                         goto out;
837
838         pfmemalloc_active = false;
839 out:
840         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
841 }
842
843 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
844                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
845 {
846         int i;
847         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
848
849         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
850         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
851                 struct kmem_cache_node *n;
852
853                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
854                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
855                         return objp;
856                 }
857
858                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
859                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
860                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
861                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
862                                 objp = ac->entry[i];
863                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
864                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
865                                 return objp;
866                         }
867                 }
868
869                 /*
870                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
871                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
872                  */
873                 n = cachep->node[numa_mem_id()];
874                 if (!list_empty(&n->slabs_free) && force_refill) {
875                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
876                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
877                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
878                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
879                         return objp;
880                 }
881
882                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
883                 ac->avail++;
884                 objp = NULL;
885         }
886
887         return objp;
888 }
889
890 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
891                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
892 {
893         void *objp;
894
895         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
896                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
897         else
898                 objp = ac->entry[--ac->avail];
899
900         return objp;
901 }
902
903 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
904                                                                 void *objp)
905 {
906         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
907                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
908                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
909                 struct page *page = virt_to_head_page(slabp->s_mem);
910                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
911                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
912         }
913
914         return objp;
915 }
916
917 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
918                                                                 void *objp)
919 {
920         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
921                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
922
923         ac->entry[ac->avail++] = objp;
924 }
925
926 /*
927  * Transfer objects in one arraycache to another.
928  * Locking must be handled by the caller.
929  *
930  * Return the number of entries transferred.
931  */
932 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
933                 struct array_cache *from, unsigned int max)
934 {
935         /* Figure out how many entries to transfer */
936         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
937
938         if (!nr)
939                 return 0;
940
941         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
942                         sizeof(void *) *nr);
943
944         from->avail -= nr;
945         to->avail += nr;
946         return nr;
947 }
948
949 #ifndef CONFIG_NUMA
950
951 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
952 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
953
954 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
955 {
956         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
957 }
958
959 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
960 {
961 }
962
963 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
964 {
965         return 0;
966 }
967
968 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
969                 gfp_t flags)
970 {
971         return NULL;
972 }
973
974 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
975                  gfp_t flags, int nodeid)
976 {
977         return NULL;
978 }
979
980 #else   /* CONFIG_NUMA */
981
982 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
983 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
984
985 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
986 {
987         struct array_cache **ac_ptr;
988         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
989         int i;
990
991         if (limit > 1)
992                 limit = 12;
993         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
994         if (ac_ptr) {
995                 for_each_node(i) {
996                         if (i == node || !node_online(i))
997                                 continue;
998                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
999                         if (!ac_ptr[i]) {
1000                                 for (i--; i >= 0; i--)
1001                                         kfree(ac_ptr[i]);
1002                                 kfree(ac_ptr);
1003                                 return NULL;
1004                         }
1005                 }
1006         }
1007         return ac_ptr;
1008 }
1009
1010 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1011 {
1012         int i;
1013
1014         if (!ac_ptr)
1015                 return;
1016         for_each_node(i)
1017             kfree(ac_ptr[i]);
1018         kfree(ac_ptr);
1019 }
1020
1021 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1022                                 struct array_cache *ac, int node)
1023 {
1024         struct kmem_cache_node *n = cachep->node[node];
1025
1026         if (ac->avail) {
1027                 spin_lock(&n->list_lock);
1028                 /*
1029                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1030                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1031                  * into the free lists and getting them back later.
1032                  */
1033                 if (n->shared)
1034                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
1035
1036                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1037                 ac->avail = 0;
1038                 spin_unlock(&n->list_lock);
1039         }
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1044  */
1045 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
1046 {
1047         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1048
1049         if (n->alien) {
1050                 struct array_cache *ac = n->alien[node];
1051
1052                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1053                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1054                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1055                 }
1056         }
1057 }
1058
1059 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1060                                 struct array_cache **alien)
1061 {
1062         int i = 0;
1063         struct array_cache *ac;
1064         unsigned long flags;
1065
1066         for_each_online_node(i) {
1067                 ac = alien[i];
1068                 if (ac) {
1069                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1070                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1071                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1072                 }
1073         }
1074 }
1075
1076 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1077 {
1078         int nodeid = page_to_nid(virt_to_page(objp));
1079         struct kmem_cache_node *n;
1080         struct array_cache *alien = NULL;
1081         int node;
1082
1083         node = numa_mem_id();
1084
1085         /*
1086          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1087          * cache on this cpu.
1088          */
1089         if (likely(nodeid == node))
1090                 return 0;
1091
1092         n = cachep->node[node];
1093         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1094         if (n->alien && n->alien[nodeid]) {
1095                 alien = n->alien[nodeid];
1096                 spin_lock(&alien->lock);
1097                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1098                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1099                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1100                 }
1101                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1102                 spin_unlock(&alien->lock);
1103         } else {
1104                 spin_lock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1105                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1106                 spin_unlock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1107         }
1108         return 1;
1109 }
1110 #endif
1111
1112 /*
1113  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
1114  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
1115  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1116  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
1117  * already in use.
1118  *
1119  * Must hold slab_mutex.
1120  */
1121 static int init_cache_node_node(int node)
1122 {
1123         struct kmem_cache *cachep;
1124         struct kmem_cache_node *n;
1125         const int memsize = sizeof(struct kmem_cache_node);
1126
1127         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1128                 /*
1129                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1130                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1131                  * node has not already allocated this
1132                  */
1133                 if (!cachep->node[node]) {
1134                         n = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1135                         if (!n)
1136                                 return -ENOMEM;
1137                         kmem_cache_node_init(n);
1138                         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1139                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1140
1141                         /*
1142                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1143                          * go.  slab_mutex is sufficient
1144                          * protection here.
1145                          */
1146                         cachep->node[node] = n;
1147                 }
1148
1149                 spin_lock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1150                 cachep->node[node]->free_limit =
1151                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1152                         cachep->batchcount + cachep->num;
1153                 spin_unlock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1154         }
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 static inline int slabs_tofree(struct kmem_cache *cachep,
1159                                                 struct kmem_cache_node *n)
1160 {
1161         return (n->free_objects + cachep->num - 1) / cachep->num;
1162 }
1163
1164 static void cpuup_canceled(long cpu)
1165 {
1166         struct kmem_cache *cachep;
1167         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1168         int node = cpu_to_mem(cpu);
1169         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1170
1171         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1172                 struct array_cache *nc;
1173                 struct array_cache *shared;
1174                 struct array_cache **alien;
1175
1176                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1177                 nc = cachep->array[cpu];
1178                 cachep->array[cpu] = NULL;
1179                 n = cachep->node[node];
1180
1181                 if (!n)
1182                         goto free_array_cache;
1183
1184                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1185
1186                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1187                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1188                 if (nc)
1189                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1190
1191                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1192                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1193                         goto free_array_cache;
1194                 }
1195
1196                 shared = n->shared;
1197                 if (shared) {
1198                         free_block(cachep, shared->entry,
1199                                    shared->avail, node);
1200                         n->shared = NULL;
1201                 }
1202
1203                 alien = n->alien;
1204                 n->alien = NULL;
1205
1206                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1207
1208                 kfree(shared);
1209                 if (alien) {
1210                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1211                         free_alien_cache(alien);
1212                 }
1213 free_array_cache:
1214                 kfree(nc);
1215         }
1216         /*
1217          * In the previous loop, all the objects were freed to
1218          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1219          * shrink each nodelist to its limit.
1220          */
1221         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1222                 n = cachep->node[node];
1223                 if (!n)
1224                         continue;
1225                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1226         }
1227 }
1228
1229 static int cpuup_prepare(long cpu)
1230 {
1231         struct kmem_cache *cachep;
1232         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1233         int node = cpu_to_mem(cpu);
1234         int err;
1235
1236         /*
1237          * We need to do this right in the beginning since
1238          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1239          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1240          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1241          */
1242         err = init_cache_node_node(node);
1243         if (err < 0)
1244                 goto bad;
1245
1246         /*
1247          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1248          * array caches
1249          */
1250         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1251                 struct array_cache *nc;
1252                 struct array_cache *shared = NULL;
1253                 struct array_cache **alien = NULL;
1254
1255                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1256                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1257                 if (!nc)
1258                         goto bad;
1259                 if (cachep->shared) {
1260                         shared = alloc_arraycache(node,
1261                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1262                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1263                         if (!shared) {
1264                                 kfree(nc);
1265                                 goto bad;
1266                         }
1267                 }
1268                 if (use_alien_caches) {
1269                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1270                         if (!alien) {
1271                                 kfree(shared);
1272                                 kfree(nc);
1273                                 goto bad;
1274                         }
1275                 }
1276                 cachep->array[cpu] = nc;
1277                 n = cachep->node[node];
1278                 BUG_ON(!n);
1279
1280                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1281                 if (!n->shared) {
1282                         /*
1283                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1284                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1285                          */
1286                         n->shared = shared;
1287                         shared = NULL;
1288                 }
1289 #ifdef CONFIG_NUMA
1290                 if (!n->alien) {
1291                         n->alien = alien;
1292                         alien = NULL;
1293                 }
1294 #endif
1295                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1296                 kfree(shared);
1297                 free_alien_cache(alien);
1298                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1299                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1300                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1301                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1302                         on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
1303         }
1304         init_node_lock_keys(node);
1305
1306         return 0;
1307 bad:
1308         cpuup_canceled(cpu);
1309         return -ENOMEM;
1310 }
1311
1312 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1313                                     unsigned long action, void *hcpu)
1314 {
1315         long cpu = (long)hcpu;
1316         int err = 0;
1317
1318         switch (action) {
1319         case CPU_UP_PREPARE:
1320         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1321                 mutex_lock(&slab_mutex);
1322                 err = cpuup_prepare(cpu);
1323                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1324                 break;
1325         case CPU_ONLINE:
1326         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1327                 start_cpu_timer(cpu);
1328                 break;
1329 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1330         case CPU_DOWN_PREPARE:
1331         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1332                 /*
1333                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1334                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1335                  * anything expensive but will only modify reap_work
1336                  * and reschedule the timer.
1337                 */
1338                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1339                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1340                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1341                 break;
1342         case CPU_DOWN_FAILED:
1343         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1344                 start_cpu_timer(cpu);
1345                 break;
1346         case CPU_DEAD:
1347         case CPU_DEAD_FROZEN:
1348                 /*
1349                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1350                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1351                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1352                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1353                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1354                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1355                  */
1356                 /* fall through */
1357 #endif
1358         case CPU_UP_CANCELED:
1359         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1360                 mutex_lock(&slab_mutex);
1361                 cpuup_canceled(cpu);
1362                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1363                 break;
1364         }
1365         return notifier_from_errno(err);
1366 }
1367
1368 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1369         &cpuup_callback, NULL, 0
1370 };
1371
1372 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1373 /*
1374  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1375  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1376  * removed.
1377  *
1378  * Must hold slab_mutex.
1379  */
1380 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1381 {
1382         struct kmem_cache *cachep;
1383         int ret = 0;
1384
1385         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1386                 struct kmem_cache_node *n;
1387
1388                 n = cachep->node[node];
1389                 if (!n)
1390                         continue;
1391
1392                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1393
1394                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1395                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1396                         ret = -EBUSY;
1397                         break;
1398                 }
1399         }
1400         return ret;
1401 }
1402
1403 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1404                                         unsigned long action, void *arg)
1405 {
1406         struct memory_notify *mnb = arg;
1407         int ret = 0;
1408         int nid;
1409
1410         nid = mnb->status_change_nid;
1411         if (nid < 0)
1412                 goto out;
1413
1414         switch (action) {
1415         case MEM_GOING_ONLINE:
1416                 mutex_lock(&slab_mutex);
1417                 ret = init_cache_node_node(nid);
1418                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1419                 break;
1420         case MEM_GOING_OFFLINE:
1421                 mutex_lock(&slab_mutex);
1422                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1423                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1424                 break;
1425         case MEM_ONLINE:
1426         case MEM_OFFLINE:
1427         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1428         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1429                 break;
1430         }
1431 out:
1432         return notifier_from_errno(ret);
1433 }
1434 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1435
1436 /*
1437  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1438  */
1439 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1440                                 int nodeid)
1441 {
1442         struct kmem_cache_node *ptr;
1443
1444         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1445         BUG_ON(!ptr);
1446
1447         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1448         /*
1449          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1450          */
1451         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1452
1453         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1454         cachep->node[nodeid] = ptr;
1455 }
1456
1457 /*
1458  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1459  * size of kmem_cache_node.
1460  */
1461 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1462 {
1463         int node;
1464
1465         for_each_online_node(node) {
1466                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1467                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1468                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1469                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1470         }
1471 }
1472
1473 /*
1474  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1475  * the node pointer.
1476  */
1477 static void setup_node_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1478 {
1479         cachep->node = (struct kmem_cache_node **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1480 }
1481
1482 /*
1483  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1484  * before smp_init().
1485  */
1486 void __init kmem_cache_init(void)
1487 {
1488         int i;
1489
1490         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1491                                         sizeof(struct rcu_head));
1492         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1493         setup_node_pointer(kmem_cache);
1494
1495         if (num_possible_nodes() == 1)
1496                 use_alien_caches = 0;
1497
1498         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1499                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1500
1501         set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1502
1503         /*
1504          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1505          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1506          * not overridden on the command line.
1507          */
1508         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1509                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1510
1511         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1512          * from caches that do not exist yet:
1513          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1514          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1515          *    kmem_cache is statically allocated.
1516          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1517          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1518          *    array at the end of the bootstrap.
1519          * 2) Create the first kmalloc cache.
1520          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1521          *    An __init data area is used for the head array.
1522          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1523          *    head arrays.
1524          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1525          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1526          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1527          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1528          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1529          */
1530
1531         /* 1) create the kmem_cache */
1532
1533         /*
1534          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1535          */
1536         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1537                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1538                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1539                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1540         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1541
1542         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1543
1544         /*
1545          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1546          * kmem_cache_node structures first.  Without this, further allocations will
1547          * bug.
1548          */
1549
1550         kmalloc_caches[INDEX_AC] = create_kmalloc_cache("kmalloc-ac",
1551                                         kmalloc_size(INDEX_AC), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1552
1553         if (INDEX_AC != INDEX_NODE)
1554                 kmalloc_caches[INDEX_NODE] =
1555                         create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1556                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1557
1558         slab_early_init = 0;
1559
1560         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1561         {
1562                 struct array_cache *ptr;
1563
1564                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1565
1566                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1567                        sizeof(struct arraycache_init));
1568                 /*
1569                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1570                  */
1571                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1572
1573                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1574
1575                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1576
1577                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC])
1578                        != &initarray_generic.cache);
1579                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC]),
1580                        sizeof(struct arraycache_init));
1581                 /*
1582                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1583                  */
1584                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1585
1586                 kmalloc_caches[INDEX_AC]->array[smp_processor_id()] = ptr;
1587         }
1588         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1589         {
1590                 int nid;
1591
1592                 for_each_online_node(nid) {
1593                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1594
1595                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_AC],
1596                                   &init_kmem_cache_node[SIZE_AC + nid], nid);
1597
1598                         if (INDEX_AC != INDEX_NODE) {
1599                                 init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1600                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1601                         }
1602                 }
1603         }
1604
1605         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1606 }
1607
1608 void __init kmem_cache_init_late(void)
1609 {
1610         struct kmem_cache *cachep;
1611
1612         slab_state = UP;
1613
1614         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1615         mutex_lock(&slab_mutex);
1616         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1617                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1618                         BUG();
1619         mutex_unlock(&slab_mutex);
1620
1621         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1622         init_lock_keys();
1623
1624         /* Done! */
1625         slab_state = FULL;
1626
1627         /*
1628          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1629          * cpu_cache_get for all new cpus
1630          */
1631         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1632
1633 #ifdef CONFIG_NUMA
1634         /*
1635          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1636          * node.
1637          */
1638         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1639 #endif
1640
1641         /*
1642          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1643          * of the kernel is not yet operational.
1644          */
1645 }
1646
1647 static int __init cpucache_init(void)
1648 {
1649         int cpu;
1650
1651         /*
1652          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1653          */
1654         for_each_online_cpu(cpu)
1655                 start_cpu_timer(cpu);
1656
1657         /* Done! */
1658         slab_state = FULL;
1659         return 0;
1660 }
1661 __initcall(cpucache_init);
1662
1663 static noinline void
1664 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1665 {
1666         struct kmem_cache_node *n;
1667         struct slab *slabp;
1668         unsigned long flags;
1669         int node;
1670
1671         printk(KERN_WARNING
1672                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1673                 nodeid, gfpflags);
1674         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1675                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1676
1677         for_each_online_node(node) {
1678                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1679                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1680
1681                 n = cachep->node[node];
1682                 if (!n)
1683                         continue;
1684
1685                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1686                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list) {
1687                         active_objs += cachep->num;
1688                         active_slabs++;
1689                 }
1690                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list) {
1691                         active_objs += slabp->inuse;
1692                         active_slabs++;
1693                 }
1694                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_free, list)
1695                         num_slabs++;
1696
1697                 free_objects += n->free_objects;
1698                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1699
1700                 num_slabs += active_slabs;
1701                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1702                 printk(KERN_WARNING
1703                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1704                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1705                         free_objects);
1706         }
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1711  *
1712  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1713  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1714  * would be relatively rare and ignorable.
1715  */
1716 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1717                                                                 int nodeid)
1718 {
1719         struct page *page;
1720         int nr_pages;
1721
1722         flags |= cachep->allocflags;
1723         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1724                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1725
1726         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1727         if (!page) {
1728                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1729                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1730                 return NULL;
1731         }
1732
1733         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1734         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1735                 pfmemalloc_active = true;
1736
1737         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1738         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1739                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1740                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1741         else
1742                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1743                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1744         __SetPageSlab(page);
1745         if (page->pfmemalloc)
1746                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1747         memcg_bind_pages(cachep, cachep->gfporder);
1748
1749         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1750                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1751
1752                 if (cachep->ctor)
1753                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1754                 else
1755                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1756         }
1757
1758         return page;
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Interface to system's page release.
1763  */
1764 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1765 {
1766         const unsigned long nr_freed = (1 << cachep->gfporder);
1767
1768         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1769
1770         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1771                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1772                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1773         else
1774                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1775                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1776
1777         BUG_ON(!PageSlab(page));
1778         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1779         __ClearPageSlab(page);
1780
1781         memcg_release_pages(cachep, cachep->gfporder);
1782         if (current->reclaim_state)
1783                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1784         __free_memcg_kmem_pages(page, cachep->gfporder);
1785 }
1786
1787 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1788 {
1789         struct kmem_cache *cachep;
1790         struct page *page;
1791
1792         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1793         cachep = page->slab_cache;
1794
1795         kmem_freepages(cachep, page);
1796 }
1797
1798 #if DEBUG
1799
1800 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1801 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1802                             unsigned long caller)
1803 {
1804         int size = cachep->object_size;
1805
1806         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1807
1808         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1809                 return;
1810
1811         *addr++ = 0x12345678;
1812         *addr++ = caller;
1813         *addr++ = smp_processor_id();
1814         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1815         {
1816                 unsigned long *sptr = &caller;
1817                 unsigned long svalue;
1818
1819                 while (!kstack_end(sptr)) {
1820                         svalue = *sptr++;
1821                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1822                                 *addr++ = svalue;
1823                                 size -= sizeof(unsigned long);
1824                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1825                                         break;
1826                         }
1827                 }
1828
1829         }
1830         *addr++ = 0x87654321;
1831 }
1832 #endif
1833
1834 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1835 {
1836         int size = cachep->object_size;
1837         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1838
1839         memset(addr, val, size);
1840         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1841 }
1842
1843 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1844 {
1845         int i;
1846         unsigned char error = 0;
1847         int bad_count = 0;
1848
1849         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1850         for (i = 0; i < limit; i++) {
1851                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1852                         error = data[offset + i];
1853                         bad_count++;
1854                 }
1855         }
1856         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1857                         &data[offset], limit, 1);
1858
1859         if (bad_count == 1) {
1860                 error ^= POISON_FREE;
1861                 if (!(error & (error - 1))) {
1862                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1863                                         "bad RAM.\n");
1864 #ifdef CONFIG_X86
1865                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1866                                         "test tool.\n");
1867 #else
1868                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1869 #endif
1870                 }
1871         }
1872 }
1873 #endif
1874
1875 #if DEBUG
1876
1877 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1878 {
1879         int i, size;
1880         char *realobj;
1881
1882         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1883                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1884                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1885                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1886         }
1887
1888         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1889                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1890                        *dbg_userword(cachep, objp),
1891                        *dbg_userword(cachep, objp));
1892         }
1893         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1894         size = cachep->object_size;
1895         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1896                 int limit;
1897                 limit = 16;
1898                 if (i + limit > size)
1899                         limit = size - i;
1900                 dump_line(realobj, i, limit);
1901         }
1902 }
1903
1904 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1905 {
1906         char *realobj;
1907         int size, i;
1908         int lines = 0;
1909
1910         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1911         size = cachep->object_size;
1912
1913         for (i = 0; i < size; i++) {
1914                 char exp = POISON_FREE;
1915                 if (i == size - 1)
1916                         exp = POISON_END;
1917                 if (realobj[i] != exp) {
1918                         int limit;
1919                         /* Mismatch ! */
1920                         /* Print header */
1921                         if (lines == 0) {
1922                                 printk(KERN_ERR
1923                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1924                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
1925                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1926                         }
1927                         /* Hexdump the affected line */
1928                         i = (i / 16) * 16;
1929                         limit = 16;
1930                         if (i + limit > size)
1931                                 limit = size - i;
1932                         dump_line(realobj, i, limit);
1933                         i += 16;
1934                         lines++;
1935                         /* Limit to 5 lines */
1936                         if (lines > 5)
1937                                 break;
1938                 }
1939         }
1940         if (lines != 0) {
1941                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1942                  * exist:
1943                  */
1944                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1945                 unsigned int objnr;
1946
1947                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1948                 if (objnr) {
1949                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1950                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1951                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1952                                realobj, size);
1953                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1954                 }
1955                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1956                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1957                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1958                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1959                                realobj, size);
1960                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1961                 }
1962         }
1963 }
1964 #endif
1965
1966 #if DEBUG
1967 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1968 {
1969         int i;
1970         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1971                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1972
1973                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1974 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1975                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
1976                                         OFF_SLAB(cachep))
1977                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1978                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
1979                         else
1980                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1981 #else
1982                         check_poison_obj(cachep, objp);
1983 #endif
1984                 }
1985                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1986                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1987                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1988                                            "was overwritten");
1989                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1990                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1991                                            "was overwritten");
1992                 }
1993         }
1994 }
1995 #else
1996 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1997 {
1998 }
1999 #endif
2000
2001 /**
2002  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2003  * @cachep: cache pointer being destroyed
2004  * @slabp: slab pointer being destroyed
2005  *
2006  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2007  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2008  * cache-lock is not held/needed.
2009  */
2010 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2011 {
2012         struct page *page = virt_to_head_page(slabp->s_mem);
2013
2014         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2015         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2016                 struct rcu_head *head;
2017
2018                 /*
2019                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU.
2020                  * slab_page has been overloeaded over the LRU,
2021                  * however it is not used from now on so that
2022                  * we can use it safely.
2023                  */
2024                 head = (void *)&page->rcu_head;
2025                 call_rcu(head, kmem_rcu_free);
2026
2027         } else {
2028                 kmem_freepages(cachep, page);
2029         }
2030
2031         /*
2032          * From now on, we don't use slab management
2033          * although actual page can be freed in rcu context
2034          */
2035         if (OFF_SLAB(cachep))
2036                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2037 }
2038
2039 /**
2040  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2041  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2042  * @size: size of objects to be created in this cache.
2043  * @align: required alignment for the objects.
2044  * @flags: slab allocation flags
2045  *
2046  * Also calculates the number of objects per slab.
2047  *
2048  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2049  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2050  * towards high-order requests, this should be changed.
2051  */
2052 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2053                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2054 {
2055         unsigned long offslab_limit;
2056         size_t left_over = 0;
2057         int gfporder;
2058
2059         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2060                 unsigned int num;
2061                 size_t remainder;
2062
2063                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2064                 if (!num)
2065                         continue;
2066
2067                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2068                         /*
2069                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2070                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2071                          * looping condition in cache_grow().
2072                          */
2073                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2074                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2075
2076                         if (num > offslab_limit)
2077                                 break;
2078                 }
2079
2080                 /* Found something acceptable - save it away */
2081                 cachep->num = num;
2082                 cachep->gfporder = gfporder;
2083                 left_over = remainder;
2084
2085                 /*
2086                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2087                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2088                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2089                  */
2090                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2091                         break;
2092
2093                 /*
2094                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2095                  * currently bad for the gfp()s.
2096                  */
2097                 if (gfporder >= slab_max_order)
2098                         break;
2099
2100                 /*
2101                  * Acceptable internal fragmentation?
2102                  */
2103                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2104                         break;
2105         }
2106         return left_over;
2107 }
2108
2109 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2110 {
2111         if (slab_state >= FULL)
2112                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2113
2114         if (slab_state == DOWN) {
2115                 /*
2116                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2117                  * The setup_node is taken care
2118                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2119                  */
2120                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2121                 slab_state = PARTIAL;
2122         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2123                 /*
2124                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2125                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2126                  * further caches will BUG().
2127                  */
2128                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2129
2130                 /*
2131                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_cache_node)) is
2132                  * the second cache, then we need to set up all its node/,
2133                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2134                  */
2135                 set_up_node(cachep, SIZE_AC);
2136                 if (INDEX_AC == INDEX_NODE)
2137                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2138                 else
2139                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2140         } else {
2141                 /* Remaining boot caches */
2142                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2143                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2144
2145                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2146                         set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
2147                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2148                 } else {
2149                         int node;
2150                         for_each_online_node(node) {
2151                                 cachep->node[node] =
2152                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node),
2153                                                 gfp, node);
2154                                 BUG_ON(!cachep->node[node]);
2155                                 kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
2156                         }
2157                 }
2158         }
2159         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
2160                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2161                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2162
2163         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2164         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2165         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2166         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2167         cachep->batchcount = 1;
2168         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2169         return 0;
2170 }
2171
2172 /**
2173  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2174  * @cachep: cache management descriptor
2175  * @flags: SLAB flags
2176  *
2177  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2178  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2179  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2180  *
2181  * The flags are
2182  *
2183  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2184  * to catch references to uninitialised memory.
2185  *
2186  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2187  * for buffer overruns.
2188  *
2189  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2190  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2191  * as davem.
2192  */
2193 int
2194 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2195 {
2196         size_t left_over, slab_size, ralign;
2197         gfp_t gfp;
2198         int err;
2199         size_t size = cachep->size;
2200
2201 #if DEBUG
2202 #if FORCED_DEBUG
2203         /*
2204          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2205          * large objects, if the increased size would increase the object size
2206          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2207          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2208          */
2209         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2210                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2211                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2212         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2213                 flags |= SLAB_POISON;
2214 #endif
2215         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2216                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2217 #endif
2218
2219         /*
2220          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2221          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2222          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2223          */
2224         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2225                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2226                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2227         }
2228
2229         /*
2230          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2231          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2232          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2233          */
2234         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2235                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2236
2237         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2238                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2239                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2240                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2241                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2242                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2243         }
2244
2245         /* 3) caller mandated alignment */
2246         if (ralign < cachep->align) {
2247                 ralign = cachep->align;
2248         }
2249         /* disable debug if necessary */
2250         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2251                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2252         /*
2253          * 4) Store it.
2254          */
2255         cachep->align = ralign;
2256
2257         if (slab_is_available())
2258                 gfp = GFP_KERNEL;
2259         else
2260                 gfp = GFP_NOWAIT;
2261
2262         setup_node_pointer(cachep);
2263 #if DEBUG
2264
2265         /*
2266          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2267          * into align above.
2268          */
2269         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2270                 /* add space for red zone words */
2271                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2272                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2273         }
2274         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2275                 /* user store requires one word storage behind the end of
2276                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2277                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2278                  */
2279                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2280                         size += REDZONE_ALIGN;
2281                 else
2282                         size += BYTES_PER_WORD;
2283         }
2284 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2285         if (size >= kmalloc_size(INDEX_NODE + 1)
2286             && cachep->object_size > cache_line_size()
2287             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2288                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2289                 size = PAGE_SIZE;
2290         }
2291 #endif
2292 #endif
2293
2294         /*
2295          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2296          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2297          * it too early on. Always use on-slab management when
2298          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2299          */
2300         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2301             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2302                 /*
2303                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2304                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2305                  */
2306                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2307
2308         size = ALIGN(size, cachep->align);
2309
2310         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2311
2312         if (!cachep->num)
2313                 return -E2BIG;
2314
2315         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2316                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2317
2318         /*
2319          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2320          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2321          */
2322         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2323                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2324                 left_over -= slab_size;
2325         }
2326
2327         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2328                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2329                 slab_size =
2330                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2331
2332 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2333                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2334                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2335                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2336                  */
2337                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2338                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2339 #endif
2340         }
2341
2342         cachep->colour_off = cache_line_size();
2343         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2344         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2345                 cachep->colour_off = cachep->align;
2346         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2347         cachep->slab_size = slab_size;
2348         cachep->flags = flags;
2349         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2350         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2351                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2352         cachep->size = size;
2353         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2354
2355         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2356                 cachep->slabp_cache = kmalloc_slab(slab_size, 0u);
2357                 /*
2358                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2359                  * But since we go off slab only for object size greater than
2360                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2361                  * this should not happen at all.
2362                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2363                  */
2364                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2365         }
2366
2367         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2368         if (err) {
2369                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2370                 return err;
2371         }
2372
2373         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2374                 /*
2375                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2376                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2377                  */
2378                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2379
2380                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2381         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2382                 on_slab_lock_classes(cachep);
2383
2384         return 0;
2385 }
2386
2387 #if DEBUG
2388 static void check_irq_off(void)
2389 {
2390         BUG_ON(!irqs_disabled());
2391 }
2392
2393 static void check_irq_on(void)
2394 {
2395         BUG_ON(irqs_disabled());
2396 }
2397
2398 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2399 {
2400 #ifdef CONFIG_SMP
2401         check_irq_off();
2402         assert_spin_locked(&cachep->node[numa_mem_id()]->list_lock);
2403 #endif
2404 }
2405
2406 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2407 {
2408 #ifdef CONFIG_SMP
2409         check_irq_off();
2410         assert_spin_locked(&cachep->node[node]->list_lock);
2411 #endif
2412 }
2413
2414 #else
2415 #define check_irq_off() do { } while(0)
2416 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2417 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2418 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2419 #endif
2420
2421 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
2422                         struct array_cache *ac,
2423                         int force, int node);
2424
2425 static void do_drain(void *arg)
2426 {
2427         struct kmem_cache *cachep = arg;
2428         struct array_cache *ac;
2429         int node = numa_mem_id();
2430
2431         check_irq_off();
2432         ac = cpu_cache_get(cachep);
2433         spin_lock(&cachep->node[node]->list_lock);
2434         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2435         spin_unlock(&cachep->node[node]->list_lock);
2436         ac->avail = 0;
2437 }
2438
2439 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2440 {
2441         struct kmem_cache_node *n;
2442         int node;
2443
2444         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2445         check_irq_on();
2446         for_each_online_node(node) {
2447                 n = cachep->node[node];
2448                 if (n && n->alien)
2449                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2450         }
2451
2452         for_each_online_node(node) {
2453                 n = cachep->node[node];
2454                 if (n)
2455                         drain_array(cachep, n, n->shared, 1, node);
2456         }
2457 }
2458
2459 /*
2460  * Remove slabs from the list of free slabs.
2461  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2462  *
2463  * Returns the actual number of slabs released.
2464  */
2465 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2466                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2467 {
2468         struct list_head *p;
2469         int nr_freed;
2470         struct slab *slabp;
2471
2472         nr_freed = 0;
2473         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2474
2475                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2476                 p = n->slabs_free.prev;
2477                 if (p == &n->slabs_free) {
2478                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2479                         goto out;
2480                 }
2481
2482                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2483 #if DEBUG
2484                 BUG_ON(slabp->inuse);
2485 #endif
2486                 list_del(&slabp->list);
2487                 /*
2488                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2489                  * to the cache.
2490                  */
2491                 n->free_objects -= cache->num;
2492                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2493                 slab_destroy(cache, slabp);
2494                 nr_freed++;
2495         }
2496 out:
2497         return nr_freed;
2498 }
2499
2500 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2501 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2502 {
2503         int ret = 0, i = 0;
2504         struct kmem_cache_node *n;
2505
2506         drain_cpu_caches(cachep);
2507
2508         check_irq_on();
2509         for_each_online_node(i) {
2510                 n = cachep->node[i];
2511                 if (!n)
2512                         continue;
2513
2514                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
2515
2516                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2517                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2518         }
2519         return (ret ? 1 : 0);
2520 }
2521
2522 /**
2523  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2524  * @cachep: The cache to shrink.
2525  *
2526  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2527  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2528  */
2529 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2530 {
2531         int ret;
2532         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2533
2534         get_online_cpus();
2535         mutex_lock(&slab_mutex);
2536         ret = __cache_shrink(cachep);
2537         mutex_unlock(&slab_mutex);
2538         put_online_cpus();
2539         return ret;
2540 }
2541 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2542
2543 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2544 {
2545         int i;
2546         struct kmem_cache_node *n;
2547         int rc = __cache_shrink(cachep);
2548
2549         if (rc)
2550                 return rc;
2551
2552         for_each_online_cpu(i)
2553             kfree(cachep->array[i]);
2554
2555         /* NUMA: free the node structures */
2556         for_each_online_node(i) {
2557                 n = cachep->node[i];
2558                 if (n) {
2559                         kfree(n->shared);
2560                         free_alien_cache(n->alien);
2561                         kfree(n);
2562                 }
2563         }
2564         return 0;
2565 }
2566
2567 /*
2568  * Get the memory for a slab management obj.
2569  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2570  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2571  * come from the same cache which is getting created because,
2572  * when we are searching for an appropriate cache for these
2573  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2574  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2575  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2576  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2577  */
2578 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2579                                    struct page *page, int colour_off,
2580                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2581 {
2582         struct slab *slabp;
2583         void *addr = page_address(page);
2584
2585         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2586                 /* Slab management obj is off-slab. */
2587                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2588                                               local_flags, nodeid);
2589                 /*
2590                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2591                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2592                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2593                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2594                  */
2595                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2596                                    local_flags);
2597                 if (!slabp)
2598                         return NULL;
2599         } else {
2600                 slabp = addr + colour_off;
2601                 colour_off += cachep->slab_size;
2602         }
2603         slabp->inuse = 0;
2604         slabp->s_mem = addr + colour_off;
2605         slabp->free = 0;
2606         return slabp;
2607 }
2608
2609 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2610 {
2611         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2612 }
2613
2614 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2615                             struct slab *slabp)
2616 {
2617         int i;
2618
2619         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2620                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2621 #if DEBUG
2622                 /* need to poison the objs? */
2623                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2624                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2625                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2626                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2627
2628                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2629                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2630                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2631                 }
2632                 /*
2633                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2634                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2635                  * They must also be threaded.
2636                  */
2637                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2638                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2639
2640                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2641                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2642                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2643                                            " end of an object");
2644                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2645                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2646                                            " start of an object");
2647                 }
2648                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2649                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2650                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2651                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2652 #else
2653                 if (cachep->ctor)
2654                         cachep->ctor(objp);
2655 #endif
2656                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2657         }
2658         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2659 }
2660
2661 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2662 {
2663         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2664                 if (flags & GFP_DMA)
2665                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2666                 else
2667                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2668         }
2669 }
2670
2671 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2672                                 int nodeid)
2673 {
2674         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2675         kmem_bufctl_t next;
2676
2677         slabp->inuse++;
2678         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2679 #if DEBUG
2680         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2681         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2682 #endif
2683         slabp->free = next;
2684
2685         return objp;
2686 }
2687
2688 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2689                                 void *objp, int nodeid)
2690 {
2691         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2692
2693 #if DEBUG
2694         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2695         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2696
2697         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2698                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2699                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2700                 BUG();
2701         }
2702 #endif
2703         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2704         slabp->free = objnr;
2705         slabp->inuse--;
2706 }
2707
2708 /*
2709  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2710  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2711  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2712  */
2713 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2714                            struct page *page)
2715 {
2716         page->slab_cache = cache;
2717         page->slab_page = slab;
2718 }
2719
2720 /*
2721  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2722  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2723  */
2724 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2725                 gfp_t flags, int nodeid, struct page *page)
2726 {
2727         struct slab *slabp;
2728         size_t offset;
2729         gfp_t local_flags;
2730         struct kmem_cache_node *n;
2731
2732         /*
2733          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2734          * critical path in kmem_cache_alloc().
2735          */
2736         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2737         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2738
2739         /* Take the node list lock to change the colour_next on this node */
2740         check_irq_off();
2741         n = cachep->node[nodeid];
2742         spin_lock(&n->list_lock);
2743
2744         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2745         offset = n->colour_next;
2746         n->colour_next++;
2747         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2748                 n->colour_next = 0;
2749         spin_unlock(&n->list_lock);
2750
2751         offset *= cachep->colour_off;
2752
2753         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2754                 local_irq_enable();
2755
2756         /*
2757          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2758          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2759          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2760          * will eventually be caught here (where it matters).
2761          */
2762         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2763
2764         /*
2765          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2766          * 'nodeid'.
2767          */
2768         if (!page)
2769                 page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2770         if (!page)
2771                 goto failed;
2772
2773         /* Get slab management. */
2774         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2775                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2776         if (!slabp)
2777                 goto opps1;
2778
2779         slab_map_pages(cachep, slabp, page);
2780
2781         cache_init_objs(cachep, slabp);
2782
2783         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2784                 local_irq_disable();
2785         check_irq_off();
2786         spin_lock(&n->list_lock);
2787
2788         /* Make slab active. */
2789         list_add_tail(&slabp->list, &(n->slabs_free));
2790         STATS_INC_GROWN(cachep);
2791         n->free_objects += cachep->num;
2792         spin_unlock(&n->list_lock);
2793         return 1;
2794 opps1:
2795         kmem_freepages(cachep, page);
2796 failed:
2797         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2798                 local_irq_disable();
2799         return 0;
2800 }
2801
2802 #if DEBUG
2803
2804 /*
2805  * Perform extra freeing checks:
2806  * - detect bad pointers.
2807  * - POISON/RED_ZONE checking
2808  */
2809 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2810 {
2811         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2812                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2813                        (unsigned long)objp);
2814                 BUG();
2815         }
2816 }
2817
2818 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2819 {
2820         unsigned long long redzone1, redzone2;
2821
2822         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2823         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2824
2825         /*
2826          * Redzone is ok.
2827          */
2828         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2829                 return;
2830
2831         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2832                 slab_error(cache, "double free detected");
2833         else
2834                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2835
2836         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2837                         obj, redzone1, redzone2);
2838 }
2839
2840 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2841                                    unsigned long caller)
2842 {
2843         unsigned int objnr;
2844         struct slab *slabp;
2845
2846         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2847
2848         objp -= obj_offset(cachep);
2849         kfree_debugcheck(objp);
2850         slabp = virt_to_slab(objp);
2851
2852         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2853                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2854                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2855                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2856         }
2857         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2858                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2859
2860         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2861
2862         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2863         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2864
2865 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2866         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2867 #endif
2868         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2869 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2870                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2871                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
2872                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2873                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2874                 } else {
2875                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2876                 }
2877 #else
2878                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2879 #endif
2880         }
2881         return objp;
2882 }
2883
2884 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2885 {
2886         kmem_bufctl_t i;
2887         int entries = 0;
2888
2889         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2890         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2891                 entries++;
2892                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2893                         goto bad;
2894         }
2895         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2896 bad:
2897                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2898                         "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Tainted(%s). Hexdump:\n",
2899                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse,
2900                         print_tainted());
2901                 print_hex_dump(KERN_ERR, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 1, slabp,
2902                         sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t),
2903                         1);
2904                 BUG();
2905         }
2906 }
2907 #else
2908 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2909 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2910 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2911 #endif
2912
2913 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2914                                                         bool force_refill)
2915 {
2916         int batchcount;
2917         struct kmem_cache_node *n;
2918         struct array_cache *ac;
2919         int node;
2920
2921         check_irq_off();
2922         node = numa_mem_id();
2923         if (unlikely(force_refill))
2924                 goto force_grow;
2925 retry:
2926         ac = cpu_cache_get(cachep);
2927         batchcount = ac->batchcount;
2928         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2929                 /*
2930                  * If there was little recent activity on this cache, then
2931                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2932                  * refill bouncing.
2933                  */
2934                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2935         }
2936         n = cachep->node[node];
2937
2938         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2939         spin_lock(&n->list_lock);
2940
2941         /* See if we can refill from the shared array */
2942         if (n->shared && transfer_objects(ac, n->shared, batchcount)) {
2943                 n->shared->touched = 1;
2944                 goto alloc_done;
2945         }
2946
2947         while (batchcount > 0) {
2948                 struct list_head *entry;
2949                 struct slab *slabp;
2950                 /* Get slab alloc is to come from. */
2951                 entry = n->slabs_partial.next;
2952                 if (entry == &n->slabs_partial) {
2953                         n->free_touched = 1;
2954                         entry = n->slabs_free.next;
2955                         if (entry == &n->slabs_free)
2956                                 goto must_grow;
2957                 }
2958
2959                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2960                 check_slabp(cachep, slabp);
2961                 check_spinlock_acquired(cachep);
2962
2963                 /*
2964                  * The slab was either on partial or free list so
2965                  * there must be at least one object available for
2966                  * allocation.
2967                  */
2968                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
2969
2970                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2971                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2972                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2973                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2974
2975                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
2976                                                                         node));
2977                 }
2978                 check_slabp(cachep, slabp);
2979
2980                 /* move slabp to correct slabp list: */
2981                 list_del(&slabp->list);
2982                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2983                         list_add(&slabp->list, &n->slabs_full);
2984                 else
2985                         list_add(&slabp->list, &n->slabs_partial);
2986         }
2987
2988 must_grow:
2989         n->free_objects -= ac->avail;
2990 alloc_done:
2991         spin_unlock(&n->list_lock);
2992
2993         if (unlikely(!ac->avail)) {
2994                 int x;
2995 force_grow:
2996                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
2997
2998                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2999                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3000                 node = numa_mem_id();
3001
3002                 /* no objects in sight? abort */
3003                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3004                         return NULL;
3005
3006                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3007                         goto retry;
3008         }
3009         ac->touched = 1;
3010
3011         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3012 }
3013
3014 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3015                                                 gfp_t flags)
3016 {
3017         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3018 #if DEBUG
3019         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3020 #endif
3021 }
3022
3023 #if DEBUG
3024 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3025                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3026 {
3027         if (!objp)
3028                 return objp;
3029         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3030 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3031                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3032                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3033                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3034                 else
3035                         check_poison_obj(cachep, objp);
3036 #else
3037                 check_poison_obj(cachep, objp);
3038 #endif
3039                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3040         }
3041         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3042                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3043
3044         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3045                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3046                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3047                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3048                                                 " object was overwritten");
3049                         printk(KERN_ERR
3050                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3051                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3052                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3053                 }
3054                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3055                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3056         }
3057 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3058         {
3059                 struct slab *slabp;
3060                 unsigned objnr;
3061
3062                 slabp = virt_to_slab(objp);
3063                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->size;
3064                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3065         }
3066 #endif
3067         objp += obj_offset(cachep);
3068         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3069                 cachep->ctor(objp);
3070         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3071             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3072                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3073                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3074         }
3075         return objp;
3076 }
3077 #else
3078 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3079 #endif
3080
3081 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3082 {
3083         if (cachep == kmem_cache)
3084                 return false;
3085
3086         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3087 }
3088
3089 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3090 {
3091         void *objp;
3092         struct array_cache *ac;
3093         bool force_refill = false;
3094
3095         check_irq_off();
3096
3097         ac = cpu_cache_get(cachep);
3098         if (likely(ac->avail)) {
3099                 ac->touched = 1;
3100                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3101
3102                 /*
3103                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3104                  * by the current flags
3105                  */
3106                 if (objp) {
3107                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3108                         goto out;
3109                 }
3110                 force_refill = true;
3111         }
3112
3113         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3114         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3115         /*
3116          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3117          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3118          */
3119         ac = cpu_cache_get(cachep);
3120
3121 out:
3122         /*
3123          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3124          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3125          * treat the array pointers as a reference to the object.
3126          */
3127         if (objp)
3128                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3129         return objp;
3130 }
3131
3132 #ifdef CONFIG_NUMA
3133 /*
3134  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3135  *
3136  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3137  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3138  */
3139 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3140 {
3141         int nid_alloc, nid_here;
3142
3143         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3144                 return NULL;
3145         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3146         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3147                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3148         else if (current->mempolicy)
3149                 nid_alloc = slab_node();
3150         if (nid_alloc != nid_here)
3151                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3152         return NULL;
3153 }
3154
3155 /*
3156  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3157  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3158  * available node for available objects. If that fails then we
3159  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3160  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3161  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3162  */
3163 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3164 {
3165         struct zonelist *zonelist;
3166         gfp_t local_flags;
3167         struct zoneref *z;
3168         struct zone *zone;
3169         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3170         void *obj = NULL;
3171         int nid;
3172         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3173
3174         if (flags & __GFP_THISNODE)
3175                 return NULL;
3176
3177         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3178
3179 retry_cpuset:
3180         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3181         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3182
3183 retry:
3184         /*
3185          * Look through allowed nodes for objects available
3186          * from existing per node queues.
3187          */
3188         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3189                 nid = zone_to_nid(zone);
3190
3191                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3192                         cache->node[nid] &&
3193                         cache->node[nid]->free_objects) {
3194                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3195                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3196                                 if (obj)
3197                                         break;
3198                 }
3199         }
3200
3201         if (!obj) {
3202                 /*
3203                  * This allocation will be performed within the constraints
3204                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3205                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3206                  * set and go into memory reserves if necessary.
3207                  */
3208                 struct page *page;
3209
3210                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3211                         local_irq_enable();
3212                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3213                 page = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3214                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3215                         local_irq_disable();
3216                 if (page) {
3217                         /*
3218                          * Insert into the appropriate per node queues
3219                          */
3220                         nid = page_to_nid(page);
3221                         if (cache_grow(cache, flags, nid, page)) {
3222                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3223                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3224                                 if (!obj)
3225                                         /*
3226                                          * Another processor may allocate the
3227                                          * objects in the slab since we are
3228                                          * not holding any locks.
3229                                          */
3230                                         goto retry;
3231                         } else {
3232                                 /* cache_grow already freed obj */
3233                                 obj = NULL;
3234                         }
3235                 }
3236         }
3237
3238         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3239                 goto retry_cpuset;
3240         return obj;
3241 }
3242
3243 /*
3244  * A interface to enable slab creation on nodeid
3245  */
3246 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3247                                 int nodeid)
3248 {
3249         struct list_head *entry;
3250         struct slab *slabp;
3251         struct kmem_cache_node *n;
3252         void *obj;
3253         int x;
3254
3255         VM_BUG_ON(nodeid > num_online_nodes());
3256         n = cachep->node[nodeid];
3257         BUG_ON(!n);
3258
3259 retry:
3260         check_irq_off();
3261         spin_lock(&n->list_lock);
3262         entry = n->slabs_partial.next;
3263         if (entry == &n->slabs_partial) {
3264                 n->free_touched = 1;
3265                 entry = n->slabs_free.next;
3266                 if (entry == &n->slabs_free)
3267                         goto must_grow;
3268         }
3269
3270         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3271         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3272         check_slabp(cachep, slabp);
3273
3274         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3275         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3276         STATS_SET_HIGH(cachep);
3277
3278         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3279
3280         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3281         check_slabp(cachep, slabp);
3282         n->free_objects--;
3283         /* move slabp to correct slabp list: */
3284         list_del(&slabp->list);
3285
3286         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3287                 list_add(&slabp->list, &n->slabs_full);
3288         else
3289                 list_add(&slabp->list, &n->slabs_partial);
3290
3291         spin_unlock(&n->list_lock);
3292         goto done;
3293
3294 must_grow:
3295         spin_unlock(&n->list_lock);
3296         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3297         if (x)
3298                 goto retry;
3299
3300         return fallback_alloc(cachep, flags);
3301
3302 done:
3303         return obj;
3304 }
3305
3306 static __always_inline void *
3307 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3308                    unsigned long caller)
3309 {
3310         unsigned long save_flags;
3311         void *ptr;
3312         int slab_node = numa_mem_id();
3313
3314         flags &= gfp_allowed_mask;
3315
3316         lockdep_trace_alloc(flags);
3317
3318         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3319                 return NULL;
3320
3321         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3322
3323         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3324         local_irq_save(save_flags);
3325
3326         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3327                 nodeid = slab_node;
3328
3329         if (unlikely(!cachep->node[nodeid])) {
3330                 /* Node not bootstrapped yet */
3331                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3332                 goto out;
3333         }
3334
3335         if (nodeid == slab_node) {
3336                 /*
3337                  * Use the locally cached objects if possible.
3338                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3339                  * to other nodes. It may fail while we still have
3340                  * objects on other nodes available.
3341                  */
3342                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3343                 if (ptr)
3344                         goto out;
3345         }
3346         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3347         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3348   out:
3349         local_irq_restore(save_flags);
3350         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3351         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3352                                  flags);
3353
3354         if (likely(ptr))
3355                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3356
3357         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3358                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3359
3360         return ptr;
3361 }
3362
3363 static __always_inline void *
3364 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3365 {
3366         void *objp;
3367
3368         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3369                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3370                 if (objp)
3371                         goto out;
3372         }
3373         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3374
3375         /*
3376          * We may just have run out of memory on the local node.
3377          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3378          */
3379         if (!objp)
3380                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3381
3382   out:
3383         return objp;
3384 }
3385 #else
3386
3387 static __always_inline void *
3388 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3389 {
3390         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3391 }
3392
3393 #endif /* CONFIG_NUMA */
3394
3395 static __always_inline void *
3396 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3397 {
3398         unsigned long save_flags;
3399         void *objp;
3400
3401         flags &= gfp_allowed_mask;
3402
3403         lockdep_trace_alloc(flags);
3404
3405         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3406                 return NULL;
3407
3408         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3409
3410         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3411         local_irq_save(save_flags);
3412         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3413         local_irq_restore(save_flags);
3414         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3415         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3416                                  flags);
3417         prefetchw(objp);
3418
3419         if (likely(objp))
3420                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3421
3422         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3423                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3424
3425         return objp;
3426 }
3427
3428 /*
3429  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3430  */
3431 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3432                        int node)
3433 {
3434         int i;
3435         struct kmem_cache_node *n;
3436
3437         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3438                 void *objp;
3439                 struct slab *slabp;
3440
3441                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3442                 objp = objpp[i];
3443
3444                 slabp = virt_to_slab(objp);
3445                 n = cachep->node[node];
3446                 list_del(&slabp->list);
3447                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3448                 check_slabp(cachep, slabp);
3449                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3450                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3451                 n->free_objects++;
3452                 check_slabp(cachep, slabp);
3453
3454                 /* fixup slab chains */
3455                 if (slabp->inuse == 0) {
3456                         if (n->free_objects > n->free_limit) {
3457                                 n->free_objects -= cachep->num;
3458                                 /* No need to drop any previously held
3459                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3460                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3461                                  * a different cache, refer to comments before
3462                                  * alloc_slabmgmt.
3463                                  */
3464                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3465                         } else {
3466                                 list_add(&slabp->list, &n->slabs_free);
3467                         }
3468                 } else {
3469                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3470                          * partial list on free - maximum time for the
3471                          * other objects to be freed, too.
3472                          */
3473                         list_add_tail(&slabp->list, &n->slabs_partial);
3474                 }
3475         }
3476 }
3477
3478 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3479 {
3480         int batchcount;
3481         struct kmem_cache_node *n;
3482         int node = numa_mem_id();
3483
3484         batchcount = ac->batchcount;
3485 #if DEBUG
3486         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3487 #endif
3488         check_irq_off();
3489         n = cachep->node[node];
3490         spin_lock(&n->list_lock);
3491         if (n->shared) {
3492                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3493                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3494                 if (max) {
3495                         if (batchcount > max)
3496                                 batchcount = max;
3497                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3498                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3499                         shared_array->avail += batchcount;
3500                         goto free_done;
3501                 }
3502         }
3503
3504         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3505 free_done:
3506 #if STATS
3507         {
3508                 int i = 0;
3509                 struct list_head *p;
3510
3511                 p = n->slabs_free.next;
3512                 while (p != &(n->slabs_free)) {
3513                         struct slab *slabp;
3514
3515                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3516                         BUG_ON(slabp->inuse);
3517
3518                         i++;
3519                         p = p->next;
3520                 }
3521                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3522         }
3523 #endif
3524         spin_unlock(&n->list_lock);
3525         ac->avail -= batchcount;
3526         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3527 }
3528
3529 /*
3530  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3531  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3532  */
3533 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3534                                 unsigned long caller)
3535 {
3536         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3537
3538         check_irq_off();
3539         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3540         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3541
3542         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3543
3544         /*
3545          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3546          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3547          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3548          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3549          * the cache.
3550          */
3551         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3552                 return;
3553
3554         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3555                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3556         } else {
3557                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3558                 cache_flusharray(cachep, ac);
3559         }
3560
3561         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3562 }
3563
3564 /**
3565  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3566  * @cachep: The cache to allocate from.
3567  * @flags: See kmalloc().
3568  *
3569  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3570  * if the cache has no available objects.
3571  */
3572 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3573 {
3574         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3575
3576         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3577                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3578
3579         return ret;
3580 }
3581 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3582
3583 #ifdef CONFIG_TRACING
3584 void *
3585 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3586 {
3587         void *ret;
3588
3589         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3590
3591         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3592                       size, cachep->size, flags);
3593         return ret;
3594 }
3595 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3596 #endif
3597
3598 #ifdef CONFIG_NUMA
3599 /**
3600  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3601  * @cachep: The cache to allocate from.
3602  * @flags: See kmalloc().
3603  * @nodeid: node number of the target node.
3604  *
3605  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3606  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3607  *
3608  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3609  */
3610 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3611 {
3612         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3613
3614         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3615                                     cachep->object_size, cachep->size,
3616                                     flags, nodeid);
3617
3618         return ret;
3619 }
3620 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3621
3622 #ifdef CONFIG_TRACING
3623 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3624                                   gfp_t flags,
3625                                   int nodeid,
3626                                   size_t size)
3627 {
3628         void *ret;
3629
3630         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3631
3632         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3633                            size, cachep->size,
3634                            flags, nodeid);
3635         return ret;
3636 }
3637 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3638 #endif
3639
3640 static __always_inline void *
3641 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3642 {
3643         struct kmem_cache *cachep;
3644
3645         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3646         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3647                 return cachep;
3648         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3649 }
3650
3651 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3652 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3653 {
3654         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3655 }
3656 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3657
3658 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3659                 int node, unsigned long caller)
3660 {
3661         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3662 }
3663 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3664 #else
3665 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3666 {
3667         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3668 }
3669 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3670 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3671 #endif /* CONFIG_NUMA */
3672
3673 /**
3674  * __do_kmalloc - allocate memory
3675  * @size: how many bytes of memory are required.
3676  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3677  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3678  */
3679 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3680                                           unsigned long caller)
3681 {
3682         struct kmem_cache *cachep;
3683         void *ret;
3684
3685         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3686          * __ with kmem_.
3687          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3688          * functions.
3689          */
3690         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3691         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3692                 return cachep;
3693         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3694
3695         trace_kmalloc(caller, ret,
3696                       size, cachep->size, flags);
3697
3698         return ret;
3699 }
3700
3701
3702 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3703 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3704 {
3705         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3706 }
3707 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3708
3709 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3710 {
3711         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3712 }
3713 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3714
3715 #else
3716 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3717 {
3718         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3719 }
3720 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3721 #endif
3722
3723 /**
3724  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3725  * @cachep: The cache the allocation was from.
3726  * @objp: The previously allocated object.
3727  *
3728  * Free an object which was previously allocated from this
3729  * cache.
3730  */
3731 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3732 {
3733         unsigned long flags;
3734         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3735         if (!cachep)
3736                 return;
3737
3738         local_irq_save(flags);
3739         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3740         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3741                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3742         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3743         local_irq_restore(flags);
3744
3745         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3746 }
3747 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3748
3749 /**
3750  * kfree - free previously allocated memory
3751  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3752  *
3753  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3754  *
3755  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3756  * or you will run into trouble.
3757  */
3758 void kfree(const void *objp)
3759 {
3760         struct kmem_cache *c;
3761         unsigned long flags;
3762
3763         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3764
3765         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3766                 return;
3767         local_irq_save(flags);
3768         kfree_debugcheck(objp);
3769         c = virt_to_cache(objp);
3770         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3771
3772         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3773         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3774         local_irq_restore(flags);
3775 }
3776 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3777
3778 /*
3779  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3780  */
3781 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3782 {
3783         int node;
3784         struct kmem_cache_node *n;
3785         struct array_cache *new_shared;
3786         struct array_cache **new_alien = NULL;
3787
3788         for_each_online_node(node) {
3789
3790                 if (use_alien_caches) {
3791                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3792                         if (!new_alien)
3793                                 goto fail;
3794                 }
3795
3796                 new_shared = NULL;
3797                 if (cachep->shared) {
3798                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3799                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3800                                         0xbaadf00d, gfp);
3801                         if (!new_shared) {
3802                                 free_alien_cache(new_alien);
3803                                 goto fail;
3804                         }
3805                 }
3806
3807                 n = cachep->node[node];
3808                 if (n) {
3809                         struct array_cache *shared = n->shared;
3810
3811                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3812
3813                         if (shared)
3814                                 free_block(cachep, shared->entry,
3815                                                 shared->avail, node);
3816
3817                         n->shared = new_shared;
3818                         if (!n->alien) {
3819                                 n->alien = new_alien;
3820                                 new_alien = NULL;
3821                         }
3822                         n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3823                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3824                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3825                         kfree(shared);
3826                         free_alien_cache(new_alien);
3827                         continue;
3828                 }
3829                 n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
3830                 if (!n) {
3831                         free_alien_cache(new_alien);
3832                         kfree(new_shared);
3833                         goto fail;
3834                 }
3835
3836                 kmem_cache_node_init(n);
3837                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3838                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3839                 n->shared = new_shared;
3840                 n->alien = new_alien;
3841                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3842                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3843                 cachep->node[node] = n;
3844         }
3845         return 0;
3846
3847 fail:
3848         if (!cachep->list.next) {
3849                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3850                 node--;
3851                 while (node >= 0) {
3852                         if (cachep->node[node]) {
3853                                 n = cachep->node[node];
3854
3855                                 kfree(n->shared);
3856                                 free_alien_cache(n->alien);
3857                                 kfree(n);
3858                                 cachep->node[node] = NULL;
3859                         }
3860                         node--;
3861                 }
3862         }
3863         return -ENOMEM;
3864 }
3865
3866 struct ccupdate_struct {
3867         struct kmem_cache *cachep;
3868         struct array_cache *new[0];
3869 };
3870
3871 static void do_ccupdate_local(void *info)
3872 {
3873         struct ccupdate_struct *new = info;
3874         struct array_cache *old;
3875
3876         check_irq_off();
3877         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3878
3879         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3880         new->new[smp_processor_id()] = old;
3881 }
3882
3883 /* Always called with the slab_mutex held */
3884 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3885                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3886 {
3887         struct ccupdate_struct *new;
3888         int i;
3889
3890         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
3891                       gfp);
3892         if (!new)
3893                 return -ENOMEM;
3894
3895         for_each_online_cpu(i) {
3896                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
3897                                                 batchcount, gfp);
3898                 if (!new->new[i]) {
3899                         for (i--; i >= 0; i--)
3900                                 kfree(new->new[i]);
3901                         kfree(new);
3902                         return -ENOMEM;
3903                 }
3904         }
3905         new->cachep = cachep;
3906
3907         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3908
3909         check_irq_on();
3910         cachep->batchcount = batchcount;
3911         cachep->limit = limit;
3912         cachep->shared = shared;
3913
3914         for_each_online_cpu(i) {
3915                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3916                 if (!ccold)
3917                         continue;
3918                 spin_lock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
3919                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
3920                 spin_unlock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
3921                 kfree(ccold);
3922         }
3923         kfree(new);
3924         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
3925 }
3926
3927 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3928                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3929 {
3930         int ret;
3931         struct kmem_cache *c = NULL;
3932         int i = 0;
3933
3934         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3935
3936         if (slab_state < FULL)
3937                 return ret;
3938
3939         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3940                 return ret;
3941
3942         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
3943         for_each_memcg_cache_index(i) {
3944                 c = cache_from_memcg(cachep, i);
3945                 if (c)
3946                         /* return value determined by the parent cache only */
3947                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3948         }
3949
3950         return ret;
3951 }
3952
3953 /* Called with slab_mutex held always */
3954 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3955 {
3956         int err;
3957         int limit = 0;
3958         int shared = 0;
3959         int batchcount = 0;
3960
3961         if (!is_root_cache(cachep)) {
3962                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3963                 limit = root->limit;
3964                 shared = root->shared;
3965                 batchcount = root->batchcount;
3966         }
3967
3968         if (limit && shared && batchcount)
3969                 goto skip_setup;
3970         /*
3971          * The head array serves three purposes:
3972          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3973          * - reduce the number of spinlock operations.
3974          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3975          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3976          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3977          * Bonwick.
3978          */
3979         if (cachep->size > 131072)
3980                 limit = 1;
3981         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3982                 limit = 8;
3983         else if (cachep->size > 1024)
3984                 limit = 24;
3985         else if (cachep->size > 256)
3986                 limit = 54;
3987         else
3988                 limit = 120;
3989
3990         /*
3991          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3992          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3993          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3994          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3995          * replaces Bonwick's magazine layer.
3996          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3997          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3998          */
3999         shared = 0;
4000         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4001                 shared = 8;
4002
4003 #if DEBUG
4004         /*
4005          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4006          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4007          */
4008         if (limit > 32)
4009                 limit = 32;
4010 #endif
4011         batchcount = (limit + 1) / 2;
4012 skip_setup:
4013         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4014         if (err)
4015                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4016                        cachep->name, -err);
4017         return err;
4018 }
4019
4020 /*
4021  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4022  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4023  * if drain_array() is used on the shared array.
4024  */
4025 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4026                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4027 {
4028         int tofree;
4029
4030         if (!ac || !ac->avail)
4031                 return;
4032         if (ac->touched && !force) {
4033                 ac->touched = 0;
4034         } else {
4035                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4036                 if (ac->avail) {
4037                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4038                         if (tofree > ac->avail)
4039                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4040                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4041                         ac->avail -= tofree;
4042                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4043                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4044                 }
4045                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4046         }
4047 }
4048
4049 /**
4050  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4051  * @w: work descriptor
4052  *
4053  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4054  * Purpose:
4055  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4056  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4057  *
4058  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4059  * again on the next iteration.
4060  */
4061 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4062 {
4063         struct kmem_cache *searchp;
4064         struct kmem_cache_node *n;
4065         int node = numa_mem_id();
4066         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4067
4068         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4069                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4070                 goto out;
4071
4072         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4073                 check_irq_on();
4074
4075                 /*
4076                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4077                  * have established with reasonable certainty that
4078                  * we can do some work if the lock was obtained.
4079                  */
4080                 n = searchp->node[node];
4081
4082                 reap_alien(searchp, n);
4083
4084                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4085
4086                 /*
4087                  * These are racy checks but it does not matter
4088                  * if we skip one check or scan twice.
4089                  */
4090                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4091                         goto next;
4092
4093                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4094
4095                 drain_array(searchp, n, n->shared, 0, node);
4096
4097                 if (n->free_touched)
4098                         n->free_touched = 0;
4099                 else {
4100                         int freed;
4101
4102                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4103                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4104                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4105                 }
4106 next:
4107                 cond_resched();
4108         }
4109         check_irq_on();
4110         mutex_unlock(&slab_mutex);
4111         next_reap_node();
4112 out:
4113         /* Set up the next iteration */
4114         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4115 }
4116
4117 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4118 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4119 {
4120         struct slab *slabp;
4121         unsigned long active_objs;
4122         unsigned long num_objs;
4123         unsigned long active_slabs = 0;
4124         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4125         const char *name;
4126         char *error = NULL;
4127         int node;
4128         struct kmem_cache_node *n;
4129
4130         active_objs = 0;
4131         num_slabs = 0;
4132         for_each_online_node(node) {
4133                 n = cachep->node[node];
4134                 if (!n)
4135                         continue;
4136
4137                 check_irq_on();
4138                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4139
4140                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list) {
4141                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4142                                 error = "slabs_full accounting error";
4143                         active_objs += cachep->num;
4144                         active_slabs++;
4145                 }
4146                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list) {
4147                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4148                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4149                         if (!slabp->inuse && !error)
4150                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4151                         active_objs += slabp->inuse;
4152                         active_slabs++;
4153                 }
4154                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_free, list) {
4155                         if (slabp->inuse && !error)
4156                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4157                         num_slabs++;
4158                 }
4159                 free_objects += n->free_objects;
4160                 if (n->shared)
4161                         shared_avail += n->shared->avail;
4162
4163                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4164         }
4165         num_slabs += active_slabs;
4166         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4167         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4168                 error = "free_objects accounting error";
4169
4170         name = cachep->name;
4171         if (error)
4172                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4173
4174         sinfo->active_objs = active_objs;
4175         sinfo->num_objs = num_objs;
4176         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4177         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4178         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4179         sinfo->limit = cachep->limit;
4180         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4181         sinfo->shared = cachep->shared;
4182         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4183         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4184 }
4185
4186 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4187 {
4188 #if STATS
4189         {                       /* node stats */
4190                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4191                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4192                 unsigned long grown = cachep->grown;
4193                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4194                 unsigned long errors = cachep->errors;
4195                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4196                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4197                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4198                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4199
4200                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4201                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4202                            allocs, high, grown,
4203                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4204                            node_frees, overflows);
4205         }
4206         /* cpu stats */
4207         {
4208                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4209                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4210                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4211                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4212
4213                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4214                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4215         }
4216 #endif
4217 }
4218
4219 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4220 /**
4221  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4222  * @file: unused
4223  * @buffer: user buffer
4224  * @count: data length
4225  * @ppos: unused
4226  */
4227 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4228                        size_t count, loff_t *ppos)
4229 {
4230         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4231         int limit, batchcount, shared, res;
4232         struct kmem_cache *cachep;
4233
4234         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4235                 return -EINVAL;
4236         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4237                 return -EFAULT;
4238         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4239
4240         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4241         if (!tmp)
4242                 return -EINVAL;
4243         *tmp = '\0';
4244         tmp++;
4245         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4246                 return -EINVAL;
4247
4248         /* Find the cache in the chain of caches. */
4249         mutex_lock(&slab_mutex);
4250         res = -EINVAL;
4251         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4252                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4253                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4254                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4255                                 res = 0;
4256                         } else {
4257                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4258                                                        batchcount, shared,
4259                                                        GFP_KERNEL);
4260                         }
4261                         break;
4262                 }
4263         }
4264         mutex_unlock(&slab_mutex);
4265         if (res >= 0)
4266                 res = count;
4267         return res;
4268 }
4269
4270 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4271
4272 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4273 {
4274         mutex_lock(&slab_mutex);
4275         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4276 }
4277
4278 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4279 {
4280         unsigned long *p;
4281         int l;
4282         if (!v)
4283                 return 1;
4284         l = n[1];
4285         p = n + 2;
4286         while (l) {
4287                 int i = l/2;
4288                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4289                 if (*q == v) {
4290                         q[1]++;
4291                         return 1;
4292                 }
4293                 if (*q > v) {
4294                         l = i;
4295                 } else {
4296                         p = q + 2;
4297                         l -= i + 1;
4298                 }
4299         }
4300         if (++n[1] == n[0])
4301                 return 0;
4302         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4303         p[0] = v;
4304         p[1] = 1;
4305         return 1;
4306 }
4307
4308 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4309 {
4310         void *p;
4311         int i;
4312         if (n[0] == n[1])
4313                 return;
4314         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4315                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4316                         continue;
4317                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4318                         return;
4319         }
4320 }
4321
4322 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4323 {
4324 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4325         unsigned long offset, size;
4326         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4327
4328         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4329                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4330                 if (modname[0])
4331                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4332                 return;
4333         }
4334 #endif
4335         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4336 }
4337
4338 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4339 {
4340         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4341         struct slab *slabp;
4342         struct kmem_cache_node *n;
4343         const char *name;
4344         unsigned long *x = m->private;
4345         int node;
4346         int i;
4347
4348         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4349                 return 0;
4350         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4351                 return 0;
4352
4353         /* OK, we can do it */
4354
4355         x[1] = 0;
4356
4357         for_each_online_node(node) {
4358                 n = cachep->node[node];
4359                 if (!n)
4360                         continue;
4361
4362                 check_irq_on();
4363                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4364
4365                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_full, list)
4366                         handle_slab(x, cachep, slabp);
4367                 list_for_each_entry(slabp, &n->slabs_partial, list)
4368                         handle_slab(x, cachep, slabp);
4369                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4370         }
4371         name = cachep->name;
4372         if (x[0] == x[1]) {
4373                 /* Increase the buffer size */
4374                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4375                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4376                 if (!m->private) {
4377                         /* Too bad, we are really out */
4378                         m->private = x;
4379                         mutex_lock(&slab_mutex);
4380                         return -ENOMEM;
4381                 }
4382                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4383                 kfree(x);
4384                 mutex_lock(&slab_mutex);
4385                 /* Now make sure this entry will be retried */
4386                 m->count = m->size;
4387                 return 0;
4388         }
4389         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4390                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4391                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4392                 seq_putc(m, '\n');
4393         }
4394
4395         return 0;
4396 }
4397
4398 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4399         .start = leaks_start,
4400         .next = slab_next,
4401         .stop = slab_stop,
4402         .show = leaks_show,
4403 };
4404
4405 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4406 {
4407         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4408         int ret = -ENOMEM;
4409         if (n) {
4410                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4411                 if (!ret) {
4412                         struct seq_file *m = file->private_data;
4413                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4414                         m->private = n;
4415                         n = NULL;
4416                 }
4417                 kfree(n);
4418         }
4419         return ret;
4420 }
4421
4422 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4423         .open           = slabstats_open,
4424         .read           = seq_read,
4425         .llseek         = seq_lseek,
4426         .release        = seq_release_private,
4427 };
4428 #endif
4429
4430 static int __init slab_proc_init(void)
4431 {
4432 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4433         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4434 #endif
4435         return 0;
4436 }
4437 module_init(slab_proc_init);
4438 #endif
4439
4440 /**
4441  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4442  * @objp: Pointer to the object
4443  *
4444  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4445  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4446  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4447  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4448  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4449  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4450  * must not be freed during the duration of the call.
4451  */
4452 size_t ksize(const void *objp)
4453 {
4454         BUG_ON(!objp);
4455         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4456                 return 0;
4457
4458         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4459 }
4460 EXPORT_SYMBOL(ksize);