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