e351acea60262ef8e85bcfa5027cd35f80f7c843
[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        "slab.h"
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/kmemcheck.h>
118 #include        <linux/memory.h>
119 #include        <linux/prefetch.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 /*
132  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
133  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
134  *
135  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
136  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
137  *
138  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
139  */
140
141 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
142 #define DEBUG           1
143 #define STATS           1
144 #define FORCED_DEBUG    1
145 #else
146 #define DEBUG           0
147 #define STATS           0
148 #define FORCED_DEBUG    0
149 #endif
150
151 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
152 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
153 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
154
155 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
156 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
157 #endif
158
159 /*
160  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
161  * swap
162  */
163 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
164
165 /*
166  * kmem_bufctl_t:
167  *
168  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
169  * linked offsets.
170  *
171  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
172  * slab an object belongs to.
173  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
174  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
175  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
176  * that does not use off-slab slabs.
177  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
178  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
179  * to have too many per slab.
180  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
181  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
182  */
183
184 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
185 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
186 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
187 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
188 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
189
190 /*
191  * struct slab_rcu
192  *
193  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
194  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
195  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
196  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
197  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
198  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
199  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
200  *
201  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
202  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
203  */
204 struct slab_rcu {
205         struct rcu_head head;
206         struct kmem_cache *cachep;
207         void *addr;
208 };
209
210 /*
211  * struct slab
212  *
213  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
214  * for a slab, or allocated from an general cache.
215  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
216  */
217 struct slab {
218         union {
219                 struct {
220                         struct list_head list;
221                         unsigned long colouroff;
222                         void *s_mem;            /* including colour offset */
223                         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
224                         kmem_bufctl_t free;
225                         unsigned short nodeid;
226                 };
227                 struct slab_rcu __slab_cover_slab_rcu;
228         };
229 };
230
231 /*
232  * struct array_cache
233  *
234  * Purpose:
235  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
236  * - reduce the number of linked list operations
237  * - reduce spinlock operations
238  *
239  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
240  * footprint.
241  *
242  */
243 struct array_cache {
244         unsigned int avail;
245         unsigned int limit;
246         unsigned int batchcount;
247         unsigned int touched;
248         spinlock_t lock;
249         void *entry[];  /*
250                          * Must have this definition in here for the proper
251                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
252                          * the entries.
253                          *
254                          * Entries should not be directly dereferenced as
255                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
256                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
257                          */
258 };
259
260 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
261 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
262 {
263         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
264 }
265
266 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
267 {
268         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
269         return;
270 }
271
272 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
273 {
274         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
275 }
276
277 /*
278  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
279  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
280  */
281 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
282 struct arraycache_init {
283         struct array_cache cache;
284         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
285 };
286
287 /*
288  * The slab lists for all objects.
289  */
290 struct kmem_list3 {
291         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
292         struct list_head slabs_full;
293         struct list_head slabs_free;
294         unsigned long free_objects;
295         unsigned int free_limit;
296         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
301         int free_touched;               /* updated without locking */
302 };
303
304 /*
305  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
306  */
307 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
308 static struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
309 #define CACHE_CACHE 0
310 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
311 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
312
313 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
314                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
315 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
316                         int node);
317 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
318 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
319
320 /*
321  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
322  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
323  */
324 static __always_inline int index_of(const size_t size)
325 {
326         extern void __bad_size(void);
327
328         if (__builtin_constant_p(size)) {
329                 int i = 0;
330
331 #define CACHE(x) \
332         if (size <=x) \
333                 return i; \
334         else \
335                 i++;
336 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
337 #undef CACHE
338                 __bad_size();
339         } else
340                 __bad_size();
341         return 0;
342 }
343
344 static int slab_early_init = 1;
345
346 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
347 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
348
349 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
350 {
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
354         parent->shared = NULL;
355         parent->alien = NULL;
356         parent->colour_next = 0;
357         spin_lock_init(&parent->list_lock);
358         parent->free_objects = 0;
359         parent->free_touched = 0;
360 }
361
362 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
363         do {                                                            \
364                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
365                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
366         } while (0)
367
368 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
369         do {                                                            \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
373         } while (0)
374
375 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
376 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
377
378 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
379 /*
380  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
381  * cpucache drain/refill cycles.
382  *
383  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
384  * which could lock up otherwise freeable slabs.
385  */
386 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
387 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
388
389 #if STATS
390 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
391 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
392 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
393 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
394 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
395 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
396         do {                                                            \
397                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
398                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
399         } while (0)
400 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
401 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
402 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
403 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
404 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
405         do {                                                            \
406                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
407                         (x)->max_freeable = i;                          \
408         } while (0)
409 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
410 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
411 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
412 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
413 #else
414 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
415 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
416 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
417 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
418 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
419 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
420 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
421 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
422 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
423 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
424 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
425 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
426 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
427 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
428 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
429 #endif
430
431 #if DEBUG
432
433 /*
434  * memory layout of objects:
435  * 0            : objp
436  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
437  *              the end of an object is aligned with the end of the real
438  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
439  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
440  *              redzone word.
441  * cachep->obj_offset: The real object.
442  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
443  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
444  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
445  */
446 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
447 {
448         return cachep->obj_offset;
449 }
450
451 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
452 {
453         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
454         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
455                                       sizeof(unsigned long long));
456 }
457
458 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
459 {
460         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
461         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
462                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
463                                               sizeof(unsigned long long) -
464                                               REDZONE_ALIGN);
465         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
466                                        sizeof(unsigned long long));
467 }
468
469 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
470 {
471         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
472         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
473 }
474
475 #else
476
477 #define obj_offset(x)                   0
478 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
479 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
480 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
481
482 #endif
483
484 /*
485  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
486  * overridden on the command line.
487  */
488 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
489 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
490 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
491 static bool slab_max_order_set __initdata;
492
493 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
494 {
495         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
496         return page->slab_cache;
497 }
498
499 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
500 {
501         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
502
503         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
504         return page->slab_page;
505 }
506
507 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
508                                  unsigned int idx)
509 {
510         return slab->s_mem + cache->size * idx;
511 }
512
513 /*
514  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
515  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
516  *   we can replace (offset / cache->size) by
517  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
518  */
519 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
520                                         const struct slab *slab, void *obj)
521 {
522         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
523         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
524 }
525
526 /*
527  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
528  */
529 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
530 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
531 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
532         CACHE(ULONG_MAX)
533 #undef CACHE
534 };
535 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
536
537 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
538 struct cache_names {
539         char *name;
540         char *name_dma;
541 };
542
543 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
544 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
545 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
546         {NULL,}
547 #undef CACHE
548 };
549
550 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
551     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
552 static struct arraycache_init initarray_generic =
553     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
554
555 /* internal cache of cache description objs */
556 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
557         .batchcount = 1,
558         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
559         .shared = 1,
560         .size = sizeof(struct kmem_cache),
561         .name = "kmem_cache",
562 };
563
564 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
565
566 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
567
568 /*
569  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
570  * for other slabs "off slab".
571  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
572  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
573  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
574  *
575  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
576  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
577  * then comes back up during hotplug
578  */
579 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
580 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
581
582 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
583 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
584
585 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
586                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
587                 int q)
588 {
589         struct array_cache **alc;
590         struct kmem_list3 *l3;
591         int r;
592
593         l3 = cachep->nodelists[q];
594         if (!l3)
595                 return;
596
597         lockdep_set_class(&l3->list_lock, l3_key);
598         alc = l3->alien;
599         /*
600          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
601          * should go away when common slab code is taught to
602          * work even without alien caches.
603          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
604          * for alloc_alien_cache,
605          */
606         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
607                 return;
608         for_each_node(r) {
609                 if (alc[r])
610                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
611         }
612 }
613
614 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
615 {
616         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
617 }
618
619 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
620 {
621         int node;
622
623         for_each_online_node(node)
624                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
625 }
626
627 static void init_node_lock_keys(int q)
628 {
629         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
630
631         if (slab_state < UP)
632                 return;
633
634         for (s = malloc_sizes; s->cs_size != ULONG_MAX; s++) {
635                 struct kmem_list3 *l3;
636
637                 l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
638                 if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
639                         continue;
640
641                 slab_set_lock_classes(s->cs_cachep, &on_slab_l3_key,
642                                 &on_slab_alc_key, q);
643         }
644 }
645
646 static inline void init_lock_keys(void)
647 {
648         int node;
649
650         for_each_node(node)
651                 init_node_lock_keys(node);
652 }
653 #else
654 static void init_node_lock_keys(int q)
655 {
656 }
657
658 static inline void init_lock_keys(void)
659 {
660 }
661
662 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
663 {
664 }
665
666 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
667 {
668 }
669 #endif
670
671 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
672
673 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
674 {
675         return cachep->array[smp_processor_id()];
676 }
677
678 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
679                                                         gfp_t gfpflags)
680 {
681         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
682
683 #if DEBUG
684         /* This happens if someone tries to call
685          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
686          * the generic caches are initialized.
687          */
688         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
689 #endif
690         if (!size)
691                 return ZERO_SIZE_PTR;
692
693         while (size > csizep->cs_size)
694                 csizep++;
695
696         /*
697          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
698          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
699          * for large kmalloc calls required.
700          */
701 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
702         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
703                 return csizep->cs_dmacachep;
704 #endif
705         return csizep->cs_cachep;
706 }
707
708 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
709 {
710         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
711 }
712
713 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
714 {
715         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
716 }
717
718 /*
719  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
720  */
721 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
722                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
723                            unsigned int *num)
724 {
725         int nr_objs;
726         size_t mgmt_size;
727         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
728
729         /*
730          * The slab management structure can be either off the slab or
731          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
732          * slab is used for:
733          *
734          * - The struct slab
735          * - One kmem_bufctl_t for each object
736          * - Padding to respect alignment of @align
737          * - @buffer_size bytes for each object
738          *
739          * If the slab management structure is off the slab, then the
740          * alignment will already be calculated into the size. Because
741          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
742          * correct alignment when allocated.
743          */
744         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
745                 mgmt_size = 0;
746                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
747
748                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
749                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
750         } else {
751                 /*
752                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
753                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
754                  * least @align. In the worst case, this result will
755                  * be one greater than the number of objects that fit
756                  * into the memory allocation when taking the padding
757                  * into account.
758                  */
759                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
760                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
761
762                 /*
763                  * This calculated number will be either the right
764                  * amount, or one greater than what we want.
765                  */
766                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
767                        > slab_size)
768                         nr_objs--;
769
770                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
771                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
772
773                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
774         }
775         *num = nr_objs;
776         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
777 }
778
779 #if DEBUG
780 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
781
782 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
783                         char *msg)
784 {
785         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
786                function, cachep->name, msg);
787         dump_stack();
788         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
794  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
795  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
796  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
797  * line
798   */
799
800 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
801 static int __init noaliencache_setup(char *s)
802 {
803         use_alien_caches = 0;
804         return 1;
805 }
806 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
807
808 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
809 {
810         get_option(&str, &slab_max_order);
811         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
812                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
813         slab_max_order_set = true;
814
815         return 1;
816 }
817 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
818
819 #ifdef CONFIG_NUMA
820 /*
821  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
822  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
823  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
824  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
825  */
826 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
827
828 static void init_reap_node(int cpu)
829 {
830         int node;
831
832         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
833         if (node == MAX_NUMNODES)
834                 node = first_node(node_online_map);
835
836         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
837 }
838
839 static void next_reap_node(void)
840 {
841         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
842
843         node = next_node(node, node_online_map);
844         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
845                 node = first_node(node_online_map);
846         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
847 }
848
849 #else
850 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
851 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
852 #endif
853
854 /*
855  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
856  * via the workqueue/eventd.
857  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
858  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
859  * lock.
860  */
861 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
862 {
863         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
864
865         /*
866          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
867          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
868          * at that time.
869          */
870         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
871                 init_reap_node(cpu);
872                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
873                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
874                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
875         }
876 }
877
878 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
879                                             int batchcount, gfp_t gfp)
880 {
881         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
882         struct array_cache *nc = NULL;
883
884         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
885         /*
886          * The array_cache structures contain pointers to free object.
887          * However, when such objects are allocated or transferred to another
888          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
889          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
890          * not scan such objects.
891          */
892         kmemleak_no_scan(nc);
893         if (nc) {
894                 nc->avail = 0;
895                 nc->limit = entries;
896                 nc->batchcount = batchcount;
897                 nc->touched = 0;
898                 spin_lock_init(&nc->lock);
899         }
900         return nc;
901 }
902
903 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
904 {
905         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
906
907         return PageSlabPfmemalloc(page);
908 }
909
910 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
911 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
912                                                 struct array_cache *ac)
913 {
914         struct kmem_list3 *l3 = cachep->nodelists[numa_mem_id()];
915         struct slab *slabp;
916         unsigned long flags;
917
918         if (!pfmemalloc_active)
919                 return;
920
921         spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
922         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
923                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
924                         goto out;
925
926         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
927                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
928                         goto out;
929
930         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
931                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
932                         goto out;
933
934         pfmemalloc_active = false;
935 out:
936         spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
937 }
938
939 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
940                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
941 {
942         int i;
943         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
944
945         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
946         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
947                 struct kmem_list3 *l3;
948
949                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
950                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
951                         return objp;
952                 }
953
954                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
955                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
956                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
957                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
958                                 objp = ac->entry[i];
959                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
960                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
961                                 return objp;
962                         }
963                 }
964
965                 /*
966                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
967                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
968                  */
969                 l3 = cachep->nodelists[numa_mem_id()];
970                 if (!list_empty(&l3->slabs_free) && force_refill) {
971                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
972                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
973                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
974                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
975                         return objp;
976                 }
977
978                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
979                 ac->avail++;
980                 objp = NULL;
981         }
982
983         return objp;
984 }
985
986 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
987                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
988 {
989         void *objp;
990
991         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
992                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
993         else
994                 objp = ac->entry[--ac->avail];
995
996         return objp;
997 }
998
999 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1000                                                                 void *objp)
1001 {
1002         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
1003                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
1004                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1005                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
1006                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
1007         }
1008
1009         return objp;
1010 }
1011
1012 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1013                                                                 void *objp)
1014 {
1015         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
1016                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
1017
1018         ac->entry[ac->avail++] = objp;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Transfer objects in one arraycache to another.
1023  * Locking must be handled by the caller.
1024  *
1025  * Return the number of entries transferred.
1026  */
1027 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
1028                 struct array_cache *from, unsigned int max)
1029 {
1030         /* Figure out how many entries to transfer */
1031         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
1032
1033         if (!nr)
1034                 return 0;
1035
1036         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1037                         sizeof(void *) *nr);
1038
1039         from->avail -= nr;
1040         to->avail += nr;
1041         return nr;
1042 }
1043
1044 #ifndef CONFIG_NUMA
1045
1046 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1047 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1048
1049 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1050 {
1051         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1052 }
1053
1054 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1055 {
1056 }
1057
1058 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1059 {
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1064                 gfp_t flags)
1065 {
1066         return NULL;
1067 }
1068
1069 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1070                  gfp_t flags, int nodeid)
1071 {
1072         return NULL;
1073 }
1074
1075 #else   /* CONFIG_NUMA */
1076
1077 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1078 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1079
1080 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1081 {
1082         struct array_cache **ac_ptr;
1083         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1084         int i;
1085
1086         if (limit > 1)
1087                 limit = 12;
1088         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1089         if (ac_ptr) {
1090                 for_each_node(i) {
1091                         if (i == node || !node_online(i))
1092                                 continue;
1093                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1094                         if (!ac_ptr[i]) {
1095                                 for (i--; i >= 0; i--)
1096                                         kfree(ac_ptr[i]);
1097                                 kfree(ac_ptr);
1098                                 return NULL;
1099                         }
1100                 }
1101         }
1102         return ac_ptr;
1103 }
1104
1105 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1106 {
1107         int i;
1108
1109         if (!ac_ptr)
1110                 return;
1111         for_each_node(i)
1112             kfree(ac_ptr[i]);
1113         kfree(ac_ptr);
1114 }
1115
1116 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1117                                 struct array_cache *ac, int node)
1118 {
1119         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1120
1121         if (ac->avail) {
1122                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1123                 /*
1124                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1125                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1126                  * into the free lists and getting them back later.
1127                  */
1128                 if (rl3->shared)
1129                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1130
1131                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1132                 ac->avail = 0;
1133                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1134         }
1135 }
1136
1137 /*
1138  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1139  */
1140 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1141 {
1142         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1143
1144         if (l3->alien) {
1145                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1146
1147                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1148                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1149                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1150                 }
1151         }
1152 }
1153
1154 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1155                                 struct array_cache **alien)
1156 {
1157         int i = 0;
1158         struct array_cache *ac;
1159         unsigned long flags;
1160
1161         for_each_online_node(i) {
1162                 ac = alien[i];
1163                 if (ac) {
1164                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1165                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1166                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1167                 }
1168         }
1169 }
1170
1171 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1172 {
1173         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1174         int nodeid = slabp->nodeid;
1175         struct kmem_list3 *l3;
1176         struct array_cache *alien = NULL;
1177         int node;
1178
1179         node = numa_mem_id();
1180
1181         /*
1182          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1183          * cache on this cpu.
1184          */
1185         if (likely(slabp->nodeid == node))
1186                 return 0;
1187
1188         l3 = cachep->nodelists[node];
1189         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1190         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1191                 alien = l3->alien[nodeid];
1192                 spin_lock(&alien->lock);
1193                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1194                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1195                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1196                 }
1197                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1198                 spin_unlock(&alien->lock);
1199         } else {
1200                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1201                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1202                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1203         }
1204         return 1;
1205 }
1206 #endif
1207
1208 /*
1209  * Allocates and initializes nodelists for a node on each slab cache, used for
1210  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_list3
1211  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1212  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodelists are not replaced if
1213  * already in use.
1214  *
1215  * Must hold slab_mutex.
1216  */
1217 static int init_cache_nodelists_node(int node)
1218 {
1219         struct kmem_cache *cachep;
1220         struct kmem_list3 *l3;
1221         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1222
1223         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1224                 /*
1225                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1226                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1227                  * node has not already allocated this
1228                  */
1229                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1230                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1231                         if (!l3)
1232                                 return -ENOMEM;
1233                         kmem_list3_init(l3);
1234                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1235                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1236
1237                         /*
1238                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1239                          * go.  slab_mutex is sufficient
1240                          * protection here.
1241                          */
1242                         cachep->nodelists[node] = l3;
1243                 }
1244
1245                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1246                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1247                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1248                         cachep->batchcount + cachep->num;
1249                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1250         }
1251         return 0;
1252 }
1253
1254 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1255 {
1256         struct kmem_cache *cachep;
1257         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1258         int node = cpu_to_mem(cpu);
1259         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1260
1261         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1262                 struct array_cache *nc;
1263                 struct array_cache *shared;
1264                 struct array_cache **alien;
1265
1266                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1267                 nc = cachep->array[cpu];
1268                 cachep->array[cpu] = NULL;
1269                 l3 = cachep->nodelists[node];
1270
1271                 if (!l3)
1272                         goto free_array_cache;
1273
1274                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1275
1276                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1277                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1278                 if (nc)
1279                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1280
1281                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1282                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1283                         goto free_array_cache;
1284                 }
1285
1286                 shared = l3->shared;
1287                 if (shared) {
1288                         free_block(cachep, shared->entry,
1289                                    shared->avail, node);
1290                         l3->shared = NULL;
1291                 }
1292
1293                 alien = l3->alien;
1294                 l3->alien = NULL;
1295
1296                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1297
1298                 kfree(shared);
1299                 if (alien) {
1300                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1301                         free_alien_cache(alien);
1302                 }
1303 free_array_cache:
1304                 kfree(nc);
1305         }
1306         /*
1307          * In the previous loop, all the objects were freed to
1308          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1309          * shrink each nodelist to its limit.
1310          */
1311         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1312                 l3 = cachep->nodelists[node];
1313                 if (!l3)
1314                         continue;
1315                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1316         }
1317 }
1318
1319 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1320 {
1321         struct kmem_cache *cachep;
1322         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1323         int node = cpu_to_mem(cpu);
1324         int err;
1325
1326         /*
1327          * We need to do this right in the beginning since
1328          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1329          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1330          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1331          */
1332         err = init_cache_nodelists_node(node);
1333         if (err < 0)
1334                 goto bad;
1335
1336         /*
1337          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1338          * array caches
1339          */
1340         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1341                 struct array_cache *nc;
1342                 struct array_cache *shared = NULL;
1343                 struct array_cache **alien = NULL;
1344
1345                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1346                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1347                 if (!nc)
1348                         goto bad;
1349                 if (cachep->shared) {
1350                         shared = alloc_arraycache(node,
1351                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1352                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1353                         if (!shared) {
1354                                 kfree(nc);
1355                                 goto bad;
1356                         }
1357                 }
1358                 if (use_alien_caches) {
1359                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1360                         if (!alien) {
1361                                 kfree(shared);
1362                                 kfree(nc);
1363                                 goto bad;
1364                         }
1365                 }
1366                 cachep->array[cpu] = nc;
1367                 l3 = cachep->nodelists[node];
1368                 BUG_ON(!l3);
1369
1370                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1371                 if (!l3->shared) {
1372                         /*
1373                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1374                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1375                          */
1376                         l3->shared = shared;
1377                         shared = NULL;
1378                 }
1379 #ifdef CONFIG_NUMA
1380                 if (!l3->alien) {
1381                         l3->alien = alien;
1382                         alien = NULL;
1383                 }
1384 #endif
1385                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1386                 kfree(shared);
1387                 free_alien_cache(alien);
1388                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1389                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1390         }
1391         init_node_lock_keys(node);
1392
1393         return 0;
1394 bad:
1395         cpuup_canceled(cpu);
1396         return -ENOMEM;
1397 }
1398
1399 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1400                                     unsigned long action, void *hcpu)
1401 {
1402         long cpu = (long)hcpu;
1403         int err = 0;
1404
1405         switch (action) {
1406         case CPU_UP_PREPARE:
1407         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1408                 mutex_lock(&slab_mutex);
1409                 err = cpuup_prepare(cpu);
1410                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1411                 break;
1412         case CPU_ONLINE:
1413         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1414                 start_cpu_timer(cpu);
1415                 break;
1416 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1417         case CPU_DOWN_PREPARE:
1418         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1419                 /*
1420                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1421                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1422                  * anything expensive but will only modify reap_work
1423                  * and reschedule the timer.
1424                 */
1425                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1426                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1427                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1428                 break;
1429         case CPU_DOWN_FAILED:
1430         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1431                 start_cpu_timer(cpu);
1432                 break;
1433         case CPU_DEAD:
1434         case CPU_DEAD_FROZEN:
1435                 /*
1436                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1437                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1438                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1439                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1440                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1441                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1442                  */
1443                 /* fall through */
1444 #endif
1445         case CPU_UP_CANCELED:
1446         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1447                 mutex_lock(&slab_mutex);
1448                 cpuup_canceled(cpu);
1449                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1450                 break;
1451         }
1452         return notifier_from_errno(err);
1453 }
1454
1455 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1456         &cpuup_callback, NULL, 0
1457 };
1458
1459 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1460 /*
1461  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1462  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1463  * removed.
1464  *
1465  * Must hold slab_mutex.
1466  */
1467 static int __meminit drain_cache_nodelists_node(int node)
1468 {
1469         struct kmem_cache *cachep;
1470         int ret = 0;
1471
1472         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1473                 struct kmem_list3 *l3;
1474
1475                 l3 = cachep->nodelists[node];
1476                 if (!l3)
1477                         continue;
1478
1479                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1480
1481                 if (!list_empty(&l3->slabs_full) ||
1482                     !list_empty(&l3->slabs_partial)) {
1483                         ret = -EBUSY;
1484                         break;
1485                 }
1486         }
1487         return ret;
1488 }
1489
1490 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1491                                         unsigned long action, void *arg)
1492 {
1493         struct memory_notify *mnb = arg;
1494         int ret = 0;
1495         int nid;
1496
1497         nid = mnb->status_change_nid;
1498         if (nid < 0)
1499                 goto out;
1500
1501         switch (action) {
1502         case MEM_GOING_ONLINE:
1503                 mutex_lock(&slab_mutex);
1504                 ret = init_cache_nodelists_node(nid);
1505                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1506                 break;
1507         case MEM_GOING_OFFLINE:
1508                 mutex_lock(&slab_mutex);
1509                 ret = drain_cache_nodelists_node(nid);
1510                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1511                 break;
1512         case MEM_ONLINE:
1513         case MEM_OFFLINE:
1514         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1515         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1516                 break;
1517         }
1518 out:
1519         return notifier_from_errno(ret);
1520 }
1521 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1522
1523 /*
1524  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1525  */
1526 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1527                                 int nodeid)
1528 {
1529         struct kmem_list3 *ptr;
1530
1531         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1532         BUG_ON(!ptr);
1533
1534         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1535         /*
1536          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1537          */
1538         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1539
1540         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1541         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1542 }
1543
1544 /*
1545  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1546  * size of kmem_list3.
1547  */
1548 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1549 {
1550         int node;
1551
1552         for_each_online_node(node) {
1553                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1554                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1555                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1556                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1557         }
1558 }
1559
1560 /*
1561  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1562  * the nodelists pointer.
1563  */
1564 static void setup_nodelists_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1565 {
1566         cachep->nodelists = (struct kmem_list3 **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1571  * before smp_init().
1572  */
1573 void __init kmem_cache_init(void)
1574 {
1575         size_t left_over;
1576         struct cache_sizes *sizes;
1577         struct cache_names *names;
1578         int i;
1579         int order;
1580         int node;
1581
1582         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1583         setup_nodelists_pointer(kmem_cache);
1584
1585         if (num_possible_nodes() == 1)
1586                 use_alien_caches = 0;
1587
1588         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1589                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1590
1591         set_up_list3s(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1592
1593         /*
1594          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1595          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1596          * not overridden on the command line.
1597          */
1598         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1599                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1600
1601         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1602          * from caches that do not exist yet:
1603          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1604          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1605          *    kmem_cache is statically allocated.
1606          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1607          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1608          *    array at the end of the bootstrap.
1609          * 2) Create the first kmalloc cache.
1610          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1611          *    An __init data area is used for the head array.
1612          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1613          *    head arrays.
1614          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1615          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1616          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for kmem_cache and
1617          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1618          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1619          */
1620
1621         node = numa_mem_id();
1622
1623         /* 1) create the kmem_cache */
1624         INIT_LIST_HEAD(&slab_caches);
1625         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1626         kmem_cache->colour_off = cache_line_size();
1627         kmem_cache->array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1628
1629         /*
1630          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1631          */
1632         kmem_cache->size = offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1633                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1634         kmem_cache->object_size = kmem_cache->size;
1635         kmem_cache->size = ALIGN(kmem_cache->object_size,
1636                                         cache_line_size());
1637         kmem_cache->reciprocal_buffer_size =
1638                 reciprocal_value(kmem_cache->size);
1639
1640         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1641                 cache_estimate(order, kmem_cache->size,
1642                         cache_line_size(), 0, &left_over, &kmem_cache->num);
1643                 if (kmem_cache->num)
1644                         break;
1645         }
1646         BUG_ON(!kmem_cache->num);
1647         kmem_cache->gfporder = order;
1648         kmem_cache->colour = left_over / kmem_cache->colour_off;
1649         kmem_cache->slab_size = ALIGN(kmem_cache->num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1650                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1651
1652         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1653         sizes = malloc_sizes;
1654         names = cache_names;
1655
1656         /*
1657          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1658          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1659          * bug.
1660          */
1661
1662         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = create_kmalloc_cache(names[INDEX_AC].name,
1663                                         sizes[INDEX_AC].cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1664
1665         if (INDEX_AC != INDEX_L3)
1666                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1667                         create_kmalloc_cache(names[INDEX_L3].name,
1668                                 sizes[INDEX_L3].cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1669
1670         slab_early_init = 0;
1671
1672         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1673                 /*
1674                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1675                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1676                  * eliminates "false sharing".
1677                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1678                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1679                  */
1680                 if (!sizes->cs_cachep)
1681                         sizes->cs_cachep = create_kmalloc_cache(names->name,
1682                                         sizes->cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1683
1684 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1685                 sizes->cs_dmacachep = create_kmalloc_cache(
1686                         names->name_dma, sizes->cs_size,
1687                         SLAB_CACHE_DMA|ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1688 #endif
1689                 sizes++;
1690                 names++;
1691         }
1692         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1693         {
1694                 struct array_cache *ptr;
1695
1696                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1697
1698                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmem_cache) != &initarray_cache.cache);
1699                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1700                        sizeof(struct arraycache_init));
1701                 /*
1702                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1703                  */
1704                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1705
1706                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1707
1708                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1709
1710                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1711                        != &initarray_generic.cache);
1712                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1713                        sizeof(struct arraycache_init));
1714                 /*
1715                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1716                  */
1717                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1718
1719                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1720                     ptr;
1721         }
1722         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1723         {
1724                 int nid;
1725
1726                 for_each_online_node(nid) {
1727                         init_list(kmem_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1728
1729                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1730                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1731
1732                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1733                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1734                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1735                         }
1736                 }
1737         }
1738
1739         slab_state = UP;
1740 }
1741
1742 void __init kmem_cache_init_late(void)
1743 {
1744         struct kmem_cache *cachep;
1745
1746         slab_state = UP;
1747
1748         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1749         mutex_lock(&slab_mutex);
1750         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1751                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1752                         BUG();
1753         mutex_unlock(&slab_mutex);
1754
1755         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1756         init_lock_keys();
1757
1758         /* Done! */
1759         slab_state = FULL;
1760
1761         /*
1762          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1763          * cpu_cache_get for all new cpus
1764          */
1765         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1766
1767 #ifdef CONFIG_NUMA
1768         /*
1769          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1770          * nodelists.
1771          */
1772         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1773 #endif
1774
1775         /*
1776          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1777          * of the kernel is not yet operational.
1778          */
1779 }
1780
1781 static int __init cpucache_init(void)
1782 {
1783         int cpu;
1784
1785         /*
1786          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1787          */
1788         for_each_online_cpu(cpu)
1789                 start_cpu_timer(cpu);
1790
1791         /* Done! */
1792         slab_state = FULL;
1793         return 0;
1794 }
1795 __initcall(cpucache_init);
1796
1797 static noinline void
1798 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1799 {
1800         struct kmem_list3 *l3;
1801         struct slab *slabp;
1802         unsigned long flags;
1803         int node;
1804
1805         printk(KERN_WARNING
1806                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1807                 nodeid, gfpflags);
1808         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1809                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1810
1811         for_each_online_node(node) {
1812                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1813                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1814
1815                 l3 = cachep->nodelists[node];
1816                 if (!l3)
1817                         continue;
1818
1819                 spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
1820                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
1821                         active_objs += cachep->num;
1822                         active_slabs++;
1823                 }
1824                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
1825                         active_objs += slabp->inuse;
1826                         active_slabs++;
1827                 }
1828                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
1829                         num_slabs++;
1830
1831                 free_objects += l3->free_objects;
1832                 spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
1833
1834                 num_slabs += active_slabs;
1835                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1836                 printk(KERN_WARNING
1837                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1838                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1839                         free_objects);
1840         }
1841 }
1842
1843 /*
1844  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1845  *
1846  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1847  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1848  * would be relatively rare and ignorable.
1849  */
1850 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1851 {
1852         struct page *page;
1853         int nr_pages;
1854         int i;
1855
1856 #ifndef CONFIG_MMU
1857         /*
1858          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1859          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1860          */
1861         flags |= __GFP_COMP;
1862 #endif
1863
1864         flags |= cachep->allocflags;
1865         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1866                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1867
1868         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1869         if (!page) {
1870                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1871                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1872                 return NULL;
1873         }
1874
1875         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1876         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1877                 pfmemalloc_active = true;
1878
1879         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1880         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1881                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1882                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1883         else
1884                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1885                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1886         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1887                 __SetPageSlab(page + i);
1888
1889                 if (page->pfmemalloc)
1890                         SetPageSlabPfmemalloc(page + i);
1891         }
1892
1893         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1894                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1895
1896                 if (cachep->ctor)
1897                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1898                 else
1899                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1900         }
1901
1902         return page_address(page);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Interface to system's page release.
1907  */
1908 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1909 {
1910         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1911         struct page *page = virt_to_page(addr);
1912         const unsigned long nr_freed = i;
1913
1914         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1915
1916         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1917                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1918                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1919         else
1920                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1921                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1922         while (i--) {
1923                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1924                 __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1925                 __ClearPageSlab(page);
1926                 page++;
1927         }
1928         if (current->reclaim_state)
1929                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1930         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1931 }
1932
1933 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1934 {
1935         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1936         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1937
1938         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1939         if (OFF_SLAB(cachep))
1940                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1941 }
1942
1943 #if DEBUG
1944
1945 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1946 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1947                             unsigned long caller)
1948 {
1949         int size = cachep->object_size;
1950
1951         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1952
1953         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1954                 return;
1955
1956         *addr++ = 0x12345678;
1957         *addr++ = caller;
1958         *addr++ = smp_processor_id();
1959         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1960         {
1961                 unsigned long *sptr = &caller;
1962                 unsigned long svalue;
1963
1964                 while (!kstack_end(sptr)) {
1965                         svalue = *sptr++;
1966                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1967                                 *addr++ = svalue;
1968                                 size -= sizeof(unsigned long);
1969                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1970                                         break;
1971                         }
1972                 }
1973
1974         }
1975         *addr++ = 0x87654321;
1976 }
1977 #endif
1978
1979 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1980 {
1981         int size = cachep->object_size;
1982         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1983
1984         memset(addr, val, size);
1985         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1986 }
1987
1988 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1989 {
1990         int i;
1991         unsigned char error = 0;
1992         int bad_count = 0;
1993
1994         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1995         for (i = 0; i < limit; i++) {
1996                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1997                         error = data[offset + i];
1998                         bad_count++;
1999                 }
2000         }
2001         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
2002                         &data[offset], limit, 1);
2003
2004         if (bad_count == 1) {
2005                 error ^= POISON_FREE;
2006                 if (!(error & (error - 1))) {
2007                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
2008                                         "bad RAM.\n");
2009 #ifdef CONFIG_X86
2010                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
2011                                         "test tool.\n");
2012 #else
2013                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
2014 #endif
2015                 }
2016         }
2017 }
2018 #endif
2019
2020 #if DEBUG
2021
2022 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
2023 {
2024         int i, size;
2025         char *realobj;
2026
2027         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2028                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
2029                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
2030                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
2031         }
2032
2033         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2034                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
2035                         *dbg_userword(cachep, objp));
2036                 print_symbol("(%s)",
2037                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
2038                 printk("\n");
2039         }
2040         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2041         size = cachep->object_size;
2042         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
2043                 int limit;
2044                 limit = 16;
2045                 if (i + limit > size)
2046                         limit = size - i;
2047                 dump_line(realobj, i, limit);
2048         }
2049 }
2050
2051 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
2052 {
2053         char *realobj;
2054         int size, i;
2055         int lines = 0;
2056
2057         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2058         size = cachep->object_size;
2059
2060         for (i = 0; i < size; i++) {
2061                 char exp = POISON_FREE;
2062                 if (i == size - 1)
2063                         exp = POISON_END;
2064                 if (realobj[i] != exp) {
2065                         int limit;
2066                         /* Mismatch ! */
2067                         /* Print header */
2068                         if (lines == 0) {
2069                                 printk(KERN_ERR
2070                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
2071                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
2072                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
2073                         }
2074                         /* Hexdump the affected line */
2075                         i = (i / 16) * 16;
2076                         limit = 16;
2077                         if (i + limit > size)
2078                                 limit = size - i;
2079                         dump_line(realobj, i, limit);
2080                         i += 16;
2081                         lines++;
2082                         /* Limit to 5 lines */
2083                         if (lines > 5)
2084                                 break;
2085                 }
2086         }
2087         if (lines != 0) {
2088                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
2089                  * exist:
2090                  */
2091                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
2092                 unsigned int objnr;
2093
2094                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2095                 if (objnr) {
2096                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
2097                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2098                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
2099                                realobj, size);
2100                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2101                 }
2102                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
2103                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
2104                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2105                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
2106                                realobj, size);
2107                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2108                 }
2109         }
2110 }
2111 #endif
2112
2113 #if DEBUG
2114 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2115 {
2116         int i;
2117         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2118                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2119
2120                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2121 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2122                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
2123                                         OFF_SLAB(cachep))
2124                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2125                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2126                         else
2127                                 check_poison_obj(cachep, objp);
2128 #else
2129                         check_poison_obj(cachep, objp);
2130 #endif
2131                 }
2132                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2133                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2134                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
2135                                            "was overwritten");
2136                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2137                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
2138                                            "was overwritten");
2139                 }
2140         }
2141 }
2142 #else
2143 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2144 {
2145 }
2146 #endif
2147
2148 /**
2149  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2150  * @cachep: cache pointer being destroyed
2151  * @slabp: slab pointer being destroyed
2152  *
2153  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2154  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2155  * cache-lock is not held/needed.
2156  */
2157 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2158 {
2159         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
2160
2161         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2162         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2163                 struct slab_rcu *slab_rcu;
2164
2165                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
2166                 slab_rcu->cachep = cachep;
2167                 slab_rcu->addr = addr;
2168                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
2169         } else {
2170                 kmem_freepages(cachep, addr);
2171                 if (OFF_SLAB(cachep))
2172                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2173         }
2174 }
2175
2176 /**
2177  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2178  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2179  * @size: size of objects to be created in this cache.
2180  * @align: required alignment for the objects.
2181  * @flags: slab allocation flags
2182  *
2183  * Also calculates the number of objects per slab.
2184  *
2185  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2186  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2187  * towards high-order requests, this should be changed.
2188  */
2189 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2190                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2191 {
2192         unsigned long offslab_limit;
2193         size_t left_over = 0;
2194         int gfporder;
2195
2196         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2197                 unsigned int num;
2198                 size_t remainder;
2199
2200                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2201                 if (!num)
2202                         continue;
2203
2204                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2205                         /*
2206                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2207                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2208                          * looping condition in cache_grow().
2209                          */
2210                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2211                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2212
2213                         if (num > offslab_limit)
2214                                 break;
2215                 }
2216
2217                 /* Found something acceptable - save it away */
2218                 cachep->num = num;
2219                 cachep->gfporder = gfporder;
2220                 left_over = remainder;
2221
2222                 /*
2223                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2224                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2225                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2226                  */
2227                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2228                         break;
2229
2230                 /*
2231                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2232                  * currently bad for the gfp()s.
2233                  */
2234                 if (gfporder >= slab_max_order)
2235                         break;
2236
2237                 /*
2238                  * Acceptable internal fragmentation?
2239                  */
2240                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2241                         break;
2242         }
2243         return left_over;
2244 }
2245
2246 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2247 {
2248         if (slab_state >= FULL)
2249                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2250
2251         if (slab_state == DOWN) {
2252                 /*
2253                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2254                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2255                  * further caches will BUG().
2256                  */
2257                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2258
2259                 /*
2260                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2261                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2262                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2263                  */
2264                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2265                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2266                         slab_state = PARTIAL_L3;
2267                 else
2268                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2269         } else {
2270                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2271                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2272
2273                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2274                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2275                         slab_state = PARTIAL_L3;
2276                 } else {
2277                         int node;
2278                         for_each_online_node(node) {
2279                                 cachep->nodelists[node] =
2280                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2281                                                 gfp, node);
2282                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2283                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2284                         }
2285                 }
2286         }
2287         cachep->nodelists[numa_mem_id()]->next_reap =
2288                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2289                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2290
2291         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2292         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2293         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2294         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2295         cachep->batchcount = 1;
2296         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2297         return 0;
2298 }
2299
2300 /**
2301  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2302  * @cachep: cache management descriptor
2303  * @flags: SLAB flags
2304  *
2305  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2306  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2307  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2308  *
2309  * The flags are
2310  *
2311  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2312  * to catch references to uninitialised memory.
2313  *
2314  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2315  * for buffer overruns.
2316  *
2317  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2318  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2319  * as davem.
2320  */
2321 int
2322 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2323 {
2324         size_t left_over, slab_size, ralign;
2325         gfp_t gfp;
2326         int err;
2327         size_t size = cachep->size;
2328
2329 #if DEBUG
2330 #if FORCED_DEBUG
2331         /*
2332          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2333          * large objects, if the increased size would increase the object size
2334          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2335          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2336          */
2337         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2338                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2339                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2340         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2341                 flags |= SLAB_POISON;
2342 #endif
2343         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2344                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2345 #endif
2346
2347         /*
2348          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2349          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2350          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2351          */
2352         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2353                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2354                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2355         }
2356
2357         /* calculate the final buffer alignment: */
2358
2359         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2360         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2361                 /*
2362                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2363                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2364                  * one cacheline.
2365                  */
2366                 ralign = cache_line_size();
2367                 while (size <= ralign / 2)
2368                         ralign /= 2;
2369         } else {
2370                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2371         }
2372
2373         /*
2374          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2375          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2376          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2377          */
2378         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2379                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2380
2381         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2382                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2383                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2384                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2385                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2386                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2387         }
2388
2389         /* 2) arch mandated alignment */
2390         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2391                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2392         }
2393         /* 3) caller mandated alignment */
2394         if (ralign < cachep->align) {
2395                 ralign = cachep->align;
2396         }
2397         /* disable debug if necessary */
2398         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2399                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2400         /*
2401          * 4) Store it.
2402          */
2403         cachep->align = ralign;
2404
2405         if (slab_is_available())
2406                 gfp = GFP_KERNEL;
2407         else
2408                 gfp = GFP_NOWAIT;
2409
2410         setup_nodelists_pointer(cachep);
2411 #if DEBUG
2412
2413         /*
2414          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2415          * into align above.
2416          */
2417         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2418                 /* add space for red zone words */
2419                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2420                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2421         }
2422         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2423                 /* user store requires one word storage behind the end of
2424                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2425                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2426                  */
2427                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2428                         size += REDZONE_ALIGN;
2429                 else
2430                         size += BYTES_PER_WORD;
2431         }
2432 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2433         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2434             && cachep->object_size > cache_line_size()
2435             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2436                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2437                 size = PAGE_SIZE;
2438         }
2439 #endif
2440 #endif
2441
2442         /*
2443          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2444          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2445          * it too early on. Always use on-slab management when
2446          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2447          */
2448         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2449             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2450                 /*
2451                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2452                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2453                  */
2454                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2455
2456         size = ALIGN(size, cachep->align);
2457
2458         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2459
2460         if (!cachep->num)
2461                 return -E2BIG;
2462
2463         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2464                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2465
2466         /*
2467          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2468          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2469          */
2470         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2471                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2472                 left_over -= slab_size;
2473         }
2474
2475         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2476                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2477                 slab_size =
2478                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2479
2480 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2481                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2482                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2483                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2484                  */
2485                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2486                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2487 #endif
2488         }
2489
2490         cachep->colour_off = cache_line_size();
2491         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2492         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2493                 cachep->colour_off = cachep->align;
2494         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2495         cachep->slab_size = slab_size;
2496         cachep->flags = flags;
2497         cachep->allocflags = 0;
2498         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2499                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2500         cachep->size = size;
2501         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2502
2503         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2504                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2505                 /*
2506                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2507                  * But since we go off slab only for object size greater than
2508                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2509                  * this should not happen at all.
2510                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2511                  */
2512                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2513         }
2514
2515         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2516         if (err) {
2517                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2518                 return err;
2519         }
2520
2521         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2522                 /*
2523                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2524                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2525                  */
2526                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2527
2528                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2529         }
2530
2531         return 0;
2532 }
2533
2534 #if DEBUG
2535 static void check_irq_off(void)
2536 {
2537         BUG_ON(!irqs_disabled());
2538 }
2539
2540 static void check_irq_on(void)
2541 {
2542         BUG_ON(irqs_disabled());
2543 }
2544
2545 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2546 {
2547 #ifdef CONFIG_SMP
2548         check_irq_off();
2549         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_mem_id()]->list_lock);
2550 #endif
2551 }
2552
2553 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2554 {
2555 #ifdef CONFIG_SMP
2556         check_irq_off();
2557         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2558 #endif
2559 }
2560
2561 #else
2562 #define check_irq_off() do { } while(0)
2563 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2564 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2565 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2566 #endif
2567
2568 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2569                         struct array_cache *ac,
2570                         int force, int node);
2571
2572 static void do_drain(void *arg)
2573 {
2574         struct kmem_cache *cachep = arg;
2575         struct array_cache *ac;
2576         int node = numa_mem_id();
2577
2578         check_irq_off();
2579         ac = cpu_cache_get(cachep);
2580         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2581         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2582         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2583         ac->avail = 0;
2584 }
2585
2586 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2587 {
2588         struct kmem_list3 *l3;
2589         int node;
2590
2591         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2592         check_irq_on();
2593         for_each_online_node(node) {
2594                 l3 = cachep->nodelists[node];
2595                 if (l3 && l3->alien)
2596                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2597         }
2598
2599         for_each_online_node(node) {
2600                 l3 = cachep->nodelists[node];
2601                 if (l3)
2602                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2603         }
2604 }
2605
2606 /*
2607  * Remove slabs from the list of free slabs.
2608  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2609  *
2610  * Returns the actual number of slabs released.
2611  */
2612 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2613                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2614 {
2615         struct list_head *p;
2616         int nr_freed;
2617         struct slab *slabp;
2618
2619         nr_freed = 0;
2620         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2621
2622                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2623                 p = l3->slabs_free.prev;
2624                 if (p == &l3->slabs_free) {
2625                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2626                         goto out;
2627                 }
2628
2629                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2630 #if DEBUG
2631                 BUG_ON(slabp->inuse);
2632 #endif
2633                 list_del(&slabp->list);
2634                 /*
2635                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2636                  * to the cache.
2637                  */
2638                 l3->free_objects -= cache->num;
2639                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2640                 slab_destroy(cache, slabp);
2641                 nr_freed++;
2642         }
2643 out:
2644         return nr_freed;
2645 }
2646
2647 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2648 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2649 {
2650         int ret = 0, i = 0;
2651         struct kmem_list3 *l3;
2652
2653         drain_cpu_caches(cachep);
2654
2655         check_irq_on();
2656         for_each_online_node(i) {
2657                 l3 = cachep->nodelists[i];
2658                 if (!l3)
2659                         continue;
2660
2661                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2662
2663                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2664                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2665         }
2666         return (ret ? 1 : 0);
2667 }
2668
2669 /**
2670  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2671  * @cachep: The cache to shrink.
2672  *
2673  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2674  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2675  */
2676 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2677 {
2678         int ret;
2679         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2680
2681         get_online_cpus();
2682         mutex_lock(&slab_mutex);
2683         ret = __cache_shrink(cachep);
2684         mutex_unlock(&slab_mutex);
2685         put_online_cpus();
2686         return ret;
2687 }
2688 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2689
2690 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2691 {
2692         int i;
2693         struct kmem_list3 *l3;
2694         int rc = __cache_shrink(cachep);
2695
2696         if (rc)
2697                 return rc;
2698
2699         for_each_online_cpu(i)
2700             kfree(cachep->array[i]);
2701
2702         /* NUMA: free the list3 structures */
2703         for_each_online_node(i) {
2704                 l3 = cachep->nodelists[i];
2705                 if (l3) {
2706                         kfree(l3->shared);
2707                         free_alien_cache(l3->alien);
2708                         kfree(l3);
2709                 }
2710         }
2711         return 0;
2712 }
2713
2714 /*
2715  * Get the memory for a slab management obj.
2716  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2717  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2718  * come from the same cache which is getting created because,
2719  * when we are searching for an appropriate cache for these
2720  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2721  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2722  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2723  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2724  */
2725 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2726                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2727                                    int nodeid)
2728 {
2729         struct slab *slabp;
2730
2731         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2732                 /* Slab management obj is off-slab. */
2733                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2734                                               local_flags, nodeid);
2735                 /*
2736                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2737                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2738                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2739                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2740                  */
2741                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2742                                    local_flags);
2743                 if (!slabp)
2744                         return NULL;
2745         } else {
2746                 slabp = objp + colour_off;
2747                 colour_off += cachep->slab_size;
2748         }
2749         slabp->inuse = 0;
2750         slabp->colouroff = colour_off;
2751         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2752         slabp->nodeid = nodeid;
2753         slabp->free = 0;
2754         return slabp;
2755 }
2756
2757 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2758 {
2759         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2760 }
2761
2762 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2763                             struct slab *slabp)
2764 {
2765         int i;
2766
2767         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2768                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2769 #if DEBUG
2770                 /* need to poison the objs? */
2771                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2772                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2773                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2774                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2775
2776                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2777                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2778                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2779                 }
2780                 /*
2781                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2782                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2783                  * They must also be threaded.
2784                  */
2785                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2786                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2787
2788                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2789                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2790                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2791                                            " end of an object");
2792                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2793                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2794                                            " start of an object");
2795                 }
2796                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2797                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2798                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2799                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2800 #else
2801                 if (cachep->ctor)
2802                         cachep->ctor(objp);
2803 #endif
2804                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2805         }
2806         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2807 }
2808
2809 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2810 {
2811         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2812                 if (flags & GFP_DMA)
2813                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2814                 else
2815                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2816         }
2817 }
2818
2819 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2820                                 int nodeid)
2821 {
2822         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2823         kmem_bufctl_t next;
2824
2825         slabp->inuse++;
2826         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2827 #if DEBUG
2828         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2829         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2830 #endif
2831         slabp->free = next;
2832
2833         return objp;
2834 }
2835
2836 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2837                                 void *objp, int nodeid)
2838 {
2839         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2840
2841 #if DEBUG
2842         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2843         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2844
2845         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2846                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2847                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2848                 BUG();
2849         }
2850 #endif
2851         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2852         slabp->free = objnr;
2853         slabp->inuse--;
2854 }
2855
2856 /*
2857  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2858  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2859  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2860  */
2861 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2862                            void *addr)
2863 {
2864         int nr_pages;
2865         struct page *page;
2866
2867         page = virt_to_page(addr);
2868
2869         nr_pages = 1;
2870         if (likely(!PageCompound(page)))
2871                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2872
2873         do {
2874                 page->slab_cache = cache;
2875                 page->slab_page = slab;
2876                 page++;
2877         } while (--nr_pages);
2878 }
2879
2880 /*
2881  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2882  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2883  */
2884 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2885                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2886 {
2887         struct slab *slabp;
2888         size_t offset;
2889         gfp_t local_flags;
2890         struct kmem_list3 *l3;
2891
2892         /*
2893          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2894          * critical path in kmem_cache_alloc().
2895          */
2896         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2897         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2898
2899         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2900         check_irq_off();
2901         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2902         spin_lock(&l3->list_lock);
2903
2904         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2905         offset = l3->colour_next;
2906         l3->colour_next++;
2907         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2908                 l3->colour_next = 0;
2909         spin_unlock(&l3->list_lock);
2910
2911         offset *= cachep->colour_off;
2912
2913         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2914                 local_irq_enable();
2915
2916         /*
2917          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2918          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2919          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2920          * will eventually be caught here (where it matters).
2921          */
2922         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2923
2924         /*
2925          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2926          * 'nodeid'.
2927          */
2928         if (!objp)
2929                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2930         if (!objp)
2931                 goto failed;
2932
2933         /* Get slab management. */
2934         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2935                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2936         if (!slabp)
2937                 goto opps1;
2938
2939         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2940
2941         cache_init_objs(cachep, slabp);
2942
2943         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2944                 local_irq_disable();
2945         check_irq_off();
2946         spin_lock(&l3->list_lock);
2947
2948         /* Make slab active. */
2949         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2950         STATS_INC_GROWN(cachep);
2951         l3->free_objects += cachep->num;
2952         spin_unlock(&l3->list_lock);
2953         return 1;
2954 opps1:
2955         kmem_freepages(cachep, objp);
2956 failed:
2957         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2958                 local_irq_disable();
2959         return 0;
2960 }
2961
2962 #if DEBUG
2963
2964 /*
2965  * Perform extra freeing checks:
2966  * - detect bad pointers.
2967  * - POISON/RED_ZONE checking
2968  */
2969 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2970 {
2971         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2972                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2973                        (unsigned long)objp);
2974                 BUG();
2975         }
2976 }
2977
2978 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2979 {
2980         unsigned long long redzone1, redzone2;
2981
2982         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2983         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2984
2985         /*
2986          * Redzone is ok.
2987          */
2988         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2989                 return;
2990
2991         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2992                 slab_error(cache, "double free detected");
2993         else
2994                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2995
2996         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2997                         obj, redzone1, redzone2);
2998 }
2999
3000 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3001                                    unsigned long caller)
3002 {
3003         struct page *page;
3004         unsigned int objnr;
3005         struct slab *slabp;
3006
3007         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3008
3009         objp -= obj_offset(cachep);
3010         kfree_debugcheck(objp);
3011         page = virt_to_head_page(objp);
3012
3013         slabp = page->slab_page;
3014
3015         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3016                 verify_redzone_free(cachep, objp);
3017                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
3018                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
3019         }
3020         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3021                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3022
3023         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
3024
3025         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
3026         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
3027
3028 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3029         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
3030 #endif
3031         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3032 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3033                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
3034                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
3035                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3036                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
3037                 } else {
3038                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3039                 }
3040 #else
3041                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3042 #endif
3043         }
3044         return objp;
3045 }
3046
3047 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
3048 {
3049         kmem_bufctl_t i;
3050         int entries = 0;
3051
3052         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
3053         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
3054                 entries++;
3055                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
3056                         goto bad;
3057         }
3058         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
3059 bad:
3060                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
3061                         "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Tainted(%s). Hexdump:\n",
3062                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse,
3063                         print_tainted());
3064                 print_hex_dump(KERN_ERR, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 1, slabp,
3065                         sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t),
3066                         1);
3067                 BUG();
3068         }
3069 }
3070 #else
3071 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
3072 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
3073 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
3074 #endif
3075
3076 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3077                                                         bool force_refill)
3078 {
3079         int batchcount;
3080         struct kmem_list3 *l3;
3081         struct array_cache *ac;
3082         int node;
3083
3084         check_irq_off();
3085         node = numa_mem_id();
3086         if (unlikely(force_refill))
3087                 goto force_grow;
3088 retry:
3089         ac = cpu_cache_get(cachep);
3090         batchcount = ac->batchcount;
3091         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3092                 /*
3093                  * If there was little recent activity on this cache, then
3094                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3095                  * refill bouncing.
3096                  */
3097                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3098         }
3099         l3 = cachep->nodelists[node];
3100
3101         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3102         spin_lock(&l3->list_lock);
3103
3104         /* See if we can refill from the shared array */
3105         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
3106                 l3->shared->touched = 1;
3107                 goto alloc_done;
3108         }
3109
3110         while (batchcount > 0) {
3111                 struct list_head *entry;
3112                 struct slab *slabp;
3113                 /* Get slab alloc is to come from. */
3114                 entry = l3->slabs_partial.next;
3115                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3116                         l3->free_touched = 1;
3117                         entry = l3->slabs_free.next;
3118                         if (entry == &l3->slabs_free)
3119                                 goto must_grow;
3120                 }
3121
3122                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3123                 check_slabp(cachep, slabp);
3124                 check_spinlock_acquired(cachep);
3125
3126                 /*
3127                  * The slab was either on partial or free list so
3128                  * there must be at least one object available for
3129                  * allocation.
3130                  */
3131                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3132
3133                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3134                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3135                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3136                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3137
3138                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
3139                                                                         node));
3140                 }
3141                 check_slabp(cachep, slabp);
3142
3143                 /* move slabp to correct slabp list: */
3144                 list_del(&slabp->list);
3145                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3146                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3147                 else
3148                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3149         }
3150
3151 must_grow:
3152         l3->free_objects -= ac->avail;
3153 alloc_done:
3154         spin_unlock(&l3->list_lock);
3155
3156         if (unlikely(!ac->avail)) {
3157                 int x;
3158 force_grow:
3159                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3160
3161                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3162                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3163                 node = numa_mem_id();
3164
3165                 /* no objects in sight? abort */
3166                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3167                         return NULL;
3168
3169                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3170                         goto retry;
3171         }
3172         ac->touched = 1;
3173
3174         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3175 }
3176
3177 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3178                                                 gfp_t flags)
3179 {
3180         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3181 #if DEBUG
3182         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3183 #endif
3184 }
3185
3186 #if DEBUG
3187 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3188                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3189 {
3190         if (!objp)
3191                 return objp;
3192         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3193 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3194                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3195                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3196                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3197                 else
3198                         check_poison_obj(cachep, objp);
3199 #else
3200                 check_poison_obj(cachep, objp);
3201 #endif
3202                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3203         }
3204         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3205                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3206
3207         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3208                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3209                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3210                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3211                                                 " object was overwritten");
3212                         printk(KERN_ERR
3213                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3214                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3215                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3216                 }
3217                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3218                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3219         }
3220 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3221         {
3222                 struct slab *slabp;
3223                 unsigned objnr;
3224
3225                 slabp = virt_to_head_page(objp)->slab_page;
3226                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->size;
3227                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3228         }
3229 #endif
3230         objp += obj_offset(cachep);
3231         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3232                 cachep->ctor(objp);
3233         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3234             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3235                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3236                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3237         }
3238         return objp;
3239 }
3240 #else
3241 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3242 #endif
3243
3244 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3245 {
3246         if (cachep == kmem_cache)
3247                 return false;
3248
3249         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3250 }
3251
3252 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3253 {
3254         void *objp;
3255         struct array_cache *ac;
3256         bool force_refill = false;
3257
3258         check_irq_off();
3259
3260         ac = cpu_cache_get(cachep);
3261         if (likely(ac->avail)) {
3262                 ac->touched = 1;
3263                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3264
3265                 /*
3266                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3267                  * by the current flags
3268                  */
3269                 if (objp) {
3270                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3271                         goto out;
3272                 }
3273                 force_refill = true;
3274         }
3275
3276         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3277         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3278         /*
3279          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3280          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3281          */
3282         ac = cpu_cache_get(cachep);
3283
3284 out:
3285         /*
3286          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3287          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3288          * treat the array pointers as a reference to the object.
3289          */
3290         if (objp)
3291                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3292         return objp;
3293 }
3294
3295 #ifdef CONFIG_NUMA
3296 /*
3297  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3298  *
3299  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3300  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3301  */
3302 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3303 {
3304         int nid_alloc, nid_here;
3305
3306         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3307                 return NULL;
3308         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3309         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3310                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3311         else if (current->mempolicy)
3312                 nid_alloc = slab_node();
3313         if (nid_alloc != nid_here)
3314                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3315         return NULL;
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3320  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3321  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3322  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3323  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3324  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3325  */
3326 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3327 {
3328         struct zonelist *zonelist;
3329         gfp_t local_flags;
3330         struct zoneref *z;
3331         struct zone *zone;
3332         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3333         void *obj = NULL;
3334         int nid;
3335         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3336
3337         if (flags & __GFP_THISNODE)
3338                 return NULL;
3339
3340         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3341
3342 retry_cpuset:
3343         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3344         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3345
3346 retry:
3347         /*
3348          * Look through allowed nodes for objects available
3349          * from existing per node queues.
3350          */
3351         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3352                 nid = zone_to_nid(zone);
3353
3354                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3355                         cache->nodelists[nid] &&
3356                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3357                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3358                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3359                                 if (obj)
3360                                         break;
3361                 }
3362         }
3363
3364         if (!obj) {
3365                 /*
3366                  * This allocation will be performed within the constraints
3367                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3368                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3369                  * set and go into memory reserves if necessary.
3370                  */
3371                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3372                         local_irq_enable();
3373                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3374                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3375                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3376                         local_irq_disable();
3377                 if (obj) {
3378                         /*
3379                          * Insert into the appropriate per node queues
3380                          */
3381                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3382                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3383                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3384                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3385                                 if (!obj)
3386                                         /*
3387                                          * Another processor may allocate the
3388                                          * objects in the slab since we are
3389                                          * not holding any locks.
3390                                          */
3391                                         goto retry;
3392                         } else {
3393                                 /* cache_grow already freed obj */
3394                                 obj = NULL;
3395                         }
3396                 }
3397         }
3398
3399         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3400                 goto retry_cpuset;
3401         return obj;
3402 }
3403
3404 /*
3405  * A interface to enable slab creation on nodeid
3406  */
3407 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3408                                 int nodeid)
3409 {
3410         struct list_head *entry;
3411         struct slab *slabp;
3412         struct kmem_list3 *l3;
3413         void *obj;
3414         int x;
3415
3416         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3417         BUG_ON(!l3);
3418
3419 retry:
3420         check_irq_off();
3421         spin_lock(&l3->list_lock);
3422         entry = l3->slabs_partial.next;
3423         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3424                 l3->free_touched = 1;
3425                 entry = l3->slabs_free.next;
3426                 if (entry == &l3->slabs_free)
3427                         goto must_grow;
3428         }
3429
3430         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3431         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3432         check_slabp(cachep, slabp);
3433
3434         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3435         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3436         STATS_SET_HIGH(cachep);
3437
3438         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3439
3440         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3441         check_slabp(cachep, slabp);
3442         l3->free_objects--;
3443         /* move slabp to correct slabp list: */
3444         list_del(&slabp->list);
3445
3446         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3447                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3448         else
3449                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3450
3451         spin_unlock(&l3->list_lock);
3452         goto done;
3453
3454 must_grow:
3455         spin_unlock(&l3->list_lock);
3456         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3457         if (x)
3458                 goto retry;
3459
3460         return fallback_alloc(cachep, flags);
3461
3462 done:
3463         return obj;
3464 }
3465
3466 /**
3467  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3468  * @cachep: The cache to allocate from.
3469  * @flags: See kmalloc().
3470  * @nodeid: node number of the target node.
3471  * @caller: return address of caller, used for debug information
3472  *
3473  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3474  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3475  *
3476  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3477  */
3478 static __always_inline void *
3479 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3480                    unsigned long caller)
3481 {
3482         unsigned long save_flags;
3483         void *ptr;
3484         int slab_node = numa_mem_id();
3485
3486         flags &= gfp_allowed_mask;
3487
3488         lockdep_trace_alloc(flags);
3489
3490         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3491                 return NULL;
3492
3493         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3494         local_irq_save(save_flags);
3495
3496         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3497                 nodeid = slab_node;
3498
3499         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3500                 /* Node not bootstrapped yet */
3501                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3502                 goto out;
3503         }
3504
3505         if (nodeid == slab_node) {
3506                 /*
3507                  * Use the locally cached objects if possible.
3508                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3509                  * to other nodes. It may fail while we still have
3510                  * objects on other nodes available.
3511                  */
3512                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3513                 if (ptr)
3514                         goto out;
3515         }
3516         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3517         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3518   out:
3519         local_irq_restore(save_flags);
3520         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3521         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3522                                  flags);
3523
3524         if (likely(ptr))
3525                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3526
3527         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3528                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3529
3530         return ptr;
3531 }
3532
3533 static __always_inline void *
3534 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3535 {
3536         void *objp;
3537
3538         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3539                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3540                 if (objp)
3541                         goto out;
3542         }
3543         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3544
3545         /*
3546          * We may just have run out of memory on the local node.
3547          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3548          */
3549         if (!objp)
3550                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3551
3552   out:
3553         return objp;
3554 }
3555 #else
3556
3557 static __always_inline void *
3558 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3559 {
3560         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3561 }
3562
3563 #endif /* CONFIG_NUMA */
3564
3565 static __always_inline void *
3566 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3567 {
3568         unsigned long save_flags;
3569         void *objp;
3570
3571         flags &= gfp_allowed_mask;
3572
3573         lockdep_trace_alloc(flags);
3574
3575         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3576                 return NULL;
3577
3578         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3579         local_irq_save(save_flags);
3580         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3581         local_irq_restore(save_flags);
3582         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3583         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3584                                  flags);
3585         prefetchw(objp);
3586
3587         if (likely(objp))
3588                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3589
3590         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3591                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3592
3593         return objp;
3594 }
3595
3596 /*
3597  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3598  */
3599 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3600                        int node)
3601 {
3602         int i;
3603         struct kmem_list3 *l3;
3604
3605         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3606                 void *objp;
3607                 struct slab *slabp;
3608
3609                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3610                 objp = objpp[i];
3611
3612                 slabp = virt_to_slab(objp);
3613                 l3 = cachep->nodelists[node];
3614                 list_del(&slabp->list);
3615                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3616                 check_slabp(cachep, slabp);
3617                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3618                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3619                 l3->free_objects++;
3620                 check_slabp(cachep, slabp);
3621
3622                 /* fixup slab chains */
3623                 if (slabp->inuse == 0) {
3624                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3625                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3626                                 /* No need to drop any previously held
3627                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3628                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3629                                  * a different cache, refer to comments before
3630                                  * alloc_slabmgmt.
3631                                  */
3632                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3633                         } else {
3634                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3635                         }
3636                 } else {
3637                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3638                          * partial list on free - maximum time for the
3639                          * other objects to be freed, too.
3640                          */
3641                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3642                 }
3643         }
3644 }
3645
3646 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3647 {
3648         int batchcount;
3649         struct kmem_list3 *l3;
3650         int node = numa_mem_id();
3651
3652         batchcount = ac->batchcount;
3653 #if DEBUG
3654         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3655 #endif
3656         check_irq_off();
3657         l3 = cachep->nodelists[node];
3658         spin_lock(&l3->list_lock);
3659         if (l3->shared) {
3660                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3661                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3662                 if (max) {
3663                         if (batchcount > max)
3664                                 batchcount = max;
3665                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3666                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3667                         shared_array->avail += batchcount;
3668                         goto free_done;
3669                 }
3670         }
3671
3672         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3673 free_done:
3674 #if STATS
3675         {
3676                 int i = 0;
3677                 struct list_head *p;
3678
3679                 p = l3->slabs_free.next;
3680                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3681                         struct slab *slabp;
3682
3683                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3684                         BUG_ON(slabp->inuse);
3685
3686                         i++;
3687                         p = p->next;
3688                 }
3689                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3690         }
3691 #endif
3692         spin_unlock(&l3->list_lock);
3693         ac->avail -= batchcount;
3694         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3695 }
3696
3697 /*
3698  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3699  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3700  */
3701 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3702                                 unsigned long caller)
3703 {
3704         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3705
3706         check_irq_off();
3707         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3708         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3709
3710         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3711
3712         /*
3713          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3714          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3715          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3716          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3717          * the cache.
3718          */
3719         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3720                 return;
3721
3722         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3723                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3724         } else {
3725                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3726                 cache_flusharray(cachep, ac);
3727         }
3728
3729         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3730 }
3731
3732 /**
3733  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3734  * @cachep: The cache to allocate from.
3735  * @flags: See kmalloc().
3736  *
3737  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3738  * if the cache has no available objects.
3739  */
3740 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3741 {
3742         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3743
3744         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3745                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3746
3747         return ret;
3748 }
3749 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3750
3751 #ifdef CONFIG_TRACING
3752 void *
3753 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3754 {
3755         void *ret;
3756
3757         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3758
3759         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3760                       size, cachep->size, flags);
3761         return ret;
3762 }
3763 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3764 #endif
3765
3766 #ifdef CONFIG_NUMA
3767 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3768 {
3769         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3770
3771         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3772                                     cachep->object_size, cachep->size,
3773                                     flags, nodeid);
3774
3775         return ret;
3776 }
3777 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3778
3779 #ifdef CONFIG_TRACING
3780 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3781                                   gfp_t flags,
3782                                   int nodeid,
3783                                   size_t size)
3784 {
3785         void *ret;
3786
3787         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3788
3789         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3790                            size, cachep->size,
3791                            flags, nodeid);
3792         return ret;
3793 }
3794 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3795 #endif
3796
3797 static __always_inline void *
3798 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3799 {
3800         struct kmem_cache *cachep;
3801
3802         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3803         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3804                 return cachep;
3805         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3806 }
3807
3808 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3809 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3810 {
3811         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3812 }
3813 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3814
3815 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3816                 int node, unsigned long caller)
3817 {
3818         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3819 }
3820 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3821 #else
3822 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3823 {
3824         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3825 }
3826 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3827 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3828 #endif /* CONFIG_NUMA */
3829
3830 /**
3831  * __do_kmalloc - allocate memory
3832  * @size: how many bytes of memory are required.
3833  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3834  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3835  */
3836 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3837                                           unsigned long caller)
3838 {
3839         struct kmem_cache *cachep;
3840         void *ret;
3841
3842         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3843          * __ with kmem_.
3844          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3845          * functions.
3846          */
3847         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3848         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3849                 return cachep;
3850         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3851
3852         trace_kmalloc(caller, ret,
3853                       size, cachep->size, flags);
3854
3855         return ret;
3856 }
3857
3858
3859 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3860 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3861 {
3862         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3863 }
3864 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3865
3866 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3867 {
3868         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3869 }
3870 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3871
3872 #else
3873 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3874 {
3875         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3876 }
3877 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3878 #endif
3879
3880 /**
3881  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3882  * @cachep: The cache the allocation was from.
3883  * @objp: The previously allocated object.
3884  *
3885  * Free an object which was previously allocated from this
3886  * cache.
3887  */
3888 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3889 {
3890         unsigned long flags;
3891
3892         local_irq_save(flags);
3893         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3894         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3895                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3896         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3897         local_irq_restore(flags);
3898
3899         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3900 }
3901 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3902
3903 /**
3904  * kfree - free previously allocated memory
3905  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3906  *
3907  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3908  *
3909  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3910  * or you will run into trouble.
3911  */
3912 void kfree(const void *objp)
3913 {
3914         struct kmem_cache *c;
3915         unsigned long flags;
3916
3917         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3918
3919         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3920                 return;
3921         local_irq_save(flags);
3922         kfree_debugcheck(objp);
3923         c = virt_to_cache(objp);
3924         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3925
3926         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3927         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3928         local_irq_restore(flags);
3929 }
3930 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3931
3932 /*
3933  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3934  */
3935 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3936 {
3937         int node;
3938         struct kmem_list3 *l3;
3939         struct array_cache *new_shared;
3940         struct array_cache **new_alien = NULL;
3941
3942         for_each_online_node(node) {
3943
3944                 if (use_alien_caches) {
3945                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3946                         if (!new_alien)
3947                                 goto fail;
3948                 }
3949
3950                 new_shared = NULL;
3951                 if (cachep->shared) {
3952                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3953                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3954                                         0xbaadf00d, gfp);
3955                         if (!new_shared) {
3956                                 free_alien_cache(new_alien);
3957                                 goto fail;
3958                         }
3959                 }
3960
3961                 l3 = cachep->nodelists[node];
3962                 if (l3) {
3963                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3964
3965                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3966
3967                         if (shared)
3968                                 free_block(cachep, shared->entry,
3969                                                 shared->avail, node);
3970
3971                         l3->shared = new_shared;
3972                         if (!l3->alien) {
3973                                 l3->alien = new_alien;
3974                                 new_alien = NULL;
3975                         }
3976                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3977                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3978                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3979                         kfree(shared);
3980                         free_alien_cache(new_alien);
3981                         continue;
3982                 }
3983                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3984                 if (!l3) {
3985                         free_alien_cache(new_alien);
3986                         kfree(new_shared);
3987                         goto fail;
3988                 }
3989
3990                 kmem_list3_init(l3);
3991                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3992                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3993                 l3->shared = new_shared;
3994                 l3->alien = new_alien;
3995                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3996                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3997                 cachep->nodelists[node] = l3;
3998         }
3999         return 0;
4000
4001 fail:
4002         if (!cachep->list.next) {
4003                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
4004                 node--;
4005                 while (node >= 0) {
4006                         if (cachep->nodelists[node]) {
4007                                 l3 = cachep->nodelists[node];
4008
4009                                 kfree(l3->shared);
4010                                 free_alien_cache(l3->alien);
4011                                 kfree(l3);
4012                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
4013                         }
4014                         node--;
4015                 }
4016         }
4017         return -ENOMEM;
4018 }
4019
4020 struct ccupdate_struct {
4021         struct kmem_cache *cachep;
4022         struct array_cache *new[0];
4023 };
4024
4025 static void do_ccupdate_local(void *info)
4026 {
4027         struct ccupdate_struct *new = info;
4028         struct array_cache *old;
4029
4030         check_irq_off();
4031         old = cpu_cache_get(new->cachep);
4032
4033         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
4034         new->new[smp_processor_id()] = old;
4035 }
4036
4037 /* Always called with the slab_mutex held */
4038 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4039                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4040 {
4041         struct ccupdate_struct *new;
4042         int i;
4043
4044         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
4045                       gfp);
4046         if (!new)
4047                 return -ENOMEM;
4048
4049         for_each_online_cpu(i) {
4050                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
4051                                                 batchcount, gfp);
4052                 if (!new->new[i]) {
4053                         for (i--; i >= 0; i--)
4054                                 kfree(new->new[i]);
4055                         kfree(new);
4056                         return -ENOMEM;
4057                 }
4058         }
4059         new->cachep = cachep;
4060
4061         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
4062
4063         check_irq_on();
4064         cachep->batchcount = batchcount;
4065         cachep->limit = limit;
4066         cachep->shared = shared;
4067
4068         for_each_online_cpu(i) {
4069                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4070                 if (!ccold)
4071                         continue;
4072                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4073                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
4074                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4075                 kfree(ccold);
4076         }
4077         kfree(new);
4078         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
4079 }
4080
4081 /* Called with slab_mutex held always */
4082 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4083 {
4084         int err;
4085         int limit, shared;
4086
4087         /*
4088          * The head array serves three purposes:
4089          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4090          * - reduce the number of spinlock operations.
4091          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4092          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4093          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4094          * Bonwick.
4095          */
4096         if (cachep->size > 131072)
4097                 limit = 1;
4098         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
4099                 limit = 8;
4100         else if (cachep->size > 1024)
4101                 limit = 24;
4102         else if (cachep->size > 256)
4103                 limit = 54;
4104         else
4105                 limit = 120;
4106
4107         /*
4108          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4109          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4110          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4111          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4112          * replaces Bonwick's magazine layer.
4113          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4114          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4115          */
4116         shared = 0;
4117         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4118                 shared = 8;
4119
4120 #if DEBUG
4121         /*
4122          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4123          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4124          */
4125         if (limit > 32)
4126                 limit = 32;
4127 #endif
4128         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared, gfp);
4129         if (err)
4130                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4131                        cachep->name, -err);
4132         return err;
4133 }
4134
4135 /*
4136  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4137  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4138  * if drain_array() is used on the shared array.
4139  */
4140 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4141                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4142 {
4143         int tofree;
4144
4145         if (!ac || !ac->avail)
4146                 return;
4147         if (ac->touched && !force) {
4148                 ac->touched = 0;
4149         } else {
4150                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4151                 if (ac->avail) {
4152                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4153                         if (tofree > ac->avail)
4154                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4155                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4156                         ac->avail -= tofree;
4157                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4158                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4159                 }
4160                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4161         }
4162 }
4163
4164 /**
4165  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4166  * @w: work descriptor
4167  *
4168  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4169  * Purpose:
4170  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4171  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4172  *
4173  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4174  * again on the next iteration.
4175  */
4176 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4177 {
4178         struct kmem_cache *searchp;
4179         struct kmem_list3 *l3;
4180         int node = numa_mem_id();
4181         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4182
4183         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4184                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4185                 goto out;
4186
4187         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4188                 check_irq_on();
4189
4190                 /*
4191                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4192                  * have established with reasonable certainty that
4193                  * we can do some work if the lock was obtained.
4194                  */
4195                 l3 = searchp->nodelists[node];
4196
4197                 reap_alien(searchp, l3);
4198
4199                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4200
4201                 /*
4202                  * These are racy checks but it does not matter
4203                  * if we skip one check or scan twice.
4204                  */
4205                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4206                         goto next;
4207
4208                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4209
4210                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4211
4212                 if (l3->free_touched)
4213                         l3->free_touched = 0;
4214                 else {
4215                         int freed;
4216
4217                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4218                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4219                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4220                 }
4221 next:
4222                 cond_resched();
4223         }
4224         check_irq_on();
4225         mutex_unlock(&slab_mutex);
4226         next_reap_node();
4227 out:
4228         /* Set up the next iteration */
4229         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4230 }
4231
4232 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4233 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4234 {
4235         struct slab *slabp;
4236         unsigned long active_objs;
4237         unsigned long num_objs;
4238         unsigned long active_slabs = 0;
4239         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4240         const char *name;
4241         char *error = NULL;
4242         int node;
4243         struct kmem_list3 *l3;
4244
4245         active_objs = 0;
4246         num_slabs = 0;
4247         for_each_online_node(node) {
4248                 l3 = cachep->nodelists[node];
4249                 if (!l3)
4250                         continue;
4251
4252                 check_irq_on();
4253                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4254
4255                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4256                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4257                                 error = "slabs_full accounting error";
4258                         active_objs += cachep->num;
4259                         active_slabs++;
4260                 }
4261                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4262                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4263                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4264                         if (!slabp->inuse && !error)
4265                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4266                         active_objs += slabp->inuse;
4267                         active_slabs++;
4268                 }
4269                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4270                         if (slabp->inuse && !error)
4271                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4272                         num_slabs++;
4273                 }
4274                 free_objects += l3->free_objects;
4275                 if (l3->shared)
4276                         shared_avail += l3->shared->avail;
4277
4278                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4279         }
4280         num_slabs += active_slabs;
4281         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4282         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4283                 error = "free_objects accounting error";
4284
4285         name = cachep->name;
4286         if (error)
4287                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4288
4289         sinfo->active_objs = active_objs;
4290         sinfo->num_objs = num_objs;
4291         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4292         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4293         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4294         sinfo->limit = cachep->limit;
4295         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4296         sinfo->shared = cachep->shared;
4297         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4298         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4299 }
4300
4301 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4302 {
4303 #if STATS
4304         {                       /* list3 stats */
4305                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4306                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4307                 unsigned long grown = cachep->grown;
4308                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4309                 unsigned long errors = cachep->errors;
4310                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4311                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4312                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4313                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4314
4315                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4316                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4317                            allocs, high, grown,
4318                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4319                            node_frees, overflows);
4320         }
4321         /* cpu stats */
4322         {
4323                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4324                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4325                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4326                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4327
4328                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4329                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4330         }
4331 #endif
4332 }
4333
4334 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4335 /**
4336  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4337  * @file: unused
4338  * @buffer: user buffer
4339  * @count: data length
4340  * @ppos: unused
4341  */
4342 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4343                        size_t count, loff_t *ppos)
4344 {
4345         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4346         int limit, batchcount, shared, res;
4347         struct kmem_cache *cachep;
4348
4349         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4350                 return -EINVAL;
4351         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4352                 return -EFAULT;
4353         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4354
4355         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4356         if (!tmp)
4357                 return -EINVAL;
4358         *tmp = '\0';
4359         tmp++;
4360         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4361                 return -EINVAL;
4362
4363         /* Find the cache in the chain of caches. */
4364         mutex_lock(&slab_mutex);
4365         res = -EINVAL;
4366         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4367                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4368                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4369                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4370                                 res = 0;
4371                         } else {
4372                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4373                                                        batchcount, shared,
4374                                                        GFP_KERNEL);
4375                         }
4376                         break;
4377                 }
4378         }
4379         mutex_unlock(&slab_mutex);
4380         if (res >= 0)
4381                 res = count;
4382         return res;
4383 }
4384
4385 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4386
4387 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4388 {
4389         mutex_lock(&slab_mutex);
4390         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4391 }
4392
4393 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4394 {
4395         unsigned long *p;
4396         int l;
4397         if (!v)
4398                 return 1;
4399         l = n[1];
4400         p = n + 2;
4401         while (l) {
4402                 int i = l/2;
4403                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4404                 if (*q == v) {
4405                         q[1]++;
4406                         return 1;
4407                 }
4408                 if (*q > v) {
4409                         l = i;
4410                 } else {
4411                         p = q + 2;
4412                         l -= i + 1;
4413                 }
4414         }
4415         if (++n[1] == n[0])
4416                 return 0;
4417         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4418         p[0] = v;
4419         p[1] = 1;
4420         return 1;
4421 }
4422
4423 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4424 {
4425         void *p;
4426         int i;
4427         if (n[0] == n[1])
4428                 return;
4429         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4430                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4431                         continue;
4432                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4433                         return;
4434         }
4435 }
4436
4437 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4438 {
4439 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4440         unsigned long offset, size;
4441         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4442
4443         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4444                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4445                 if (modname[0])
4446                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4447                 return;
4448         }
4449 #endif
4450         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4451 }
4452
4453 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4454 {
4455         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4456         struct slab *slabp;
4457         struct kmem_list3 *l3;
4458         const char *name;
4459         unsigned long *n = m->private;
4460         int node;
4461         int i;
4462
4463         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4464                 return 0;
4465         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4466                 return 0;
4467
4468         /* OK, we can do it */
4469
4470         n[1] = 0;
4471
4472         for_each_online_node(node) {
4473                 l3 = cachep->nodelists[node];
4474                 if (!l3)
4475                         continue;
4476
4477                 check_irq_on();
4478                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4479
4480                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4481                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4482                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4483                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4484                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4485         }
4486         name = cachep->name;
4487         if (n[0] == n[1]) {
4488                 /* Increase the buffer size */
4489                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4490                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4491                 if (!m->private) {
4492                         /* Too bad, we are really out */
4493                         m->private = n;
4494                         mutex_lock(&slab_mutex);
4495                         return -ENOMEM;
4496                 }
4497                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4498                 kfree(n);
4499                 mutex_lock(&slab_mutex);
4500                 /* Now make sure this entry will be retried */
4501                 m->count = m->size;
4502                 return 0;
4503         }
4504         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4505                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4506                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4507                 seq_putc(m, '\n');
4508         }
4509
4510         return 0;
4511 }
4512
4513 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4514 {
4515         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4516 }
4517
4518 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4519 {
4520         mutex_unlock(&slab_mutex);
4521 }
4522
4523 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4524         .start = leaks_start,
4525         .next = s_next,
4526         .stop = s_stop,
4527         .show = leaks_show,
4528 };
4529
4530 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4531 {
4532         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4533         int ret = -ENOMEM;
4534         if (n) {
4535                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4536                 if (!ret) {
4537                         struct seq_file *m = file->private_data;
4538                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4539                         m->private = n;
4540                         n = NULL;
4541                 }
4542                 kfree(n);
4543         }
4544         return ret;
4545 }
4546
4547 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4548         .open           = slabstats_open,
4549         .read           = seq_read,
4550         .llseek         = seq_lseek,
4551         .release        = seq_release_private,
4552 };
4553 #endif
4554
4555 static int __init slab_proc_init(void)
4556 {
4557 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4558         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4559 #endif
4560         return 0;
4561 }
4562 module_init(slab_proc_init);
4563 #endif
4564
4565 /**
4566  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4567  * @objp: Pointer to the object
4568  *
4569  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4570  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4571  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4572  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4573  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4574  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4575  * must not be freed during the duration of the call.
4576  */
4577 size_t ksize(const void *objp)
4578 {
4579         BUG_ON(!objp);
4580         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4581                 return 0;
4582
4583         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4584 }
4585 EXPORT_SYMBOL(ksize);