Merge branch 'for-next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/cooloney...
[platform/kernel/linux-arm64.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 /*
161  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
162  * swap
163  */
164 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
165
166 /*
167  * kmem_bufctl_t:
168  *
169  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
170  * linked offsets.
171  *
172  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
173  * slab an object belongs to.
174  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
175  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
176  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
177  * that does not use off-slab slabs.
178  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
179  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
180  * to have too many per slab.
181  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
182  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
183  */
184
185 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
186 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
187 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
188 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
189 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
190
191 /*
192  * struct slab_rcu
193  *
194  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
195  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
196  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
197  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
198  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
199  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
200  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
201  *
202  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
203  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
204  */
205 struct slab_rcu {
206         struct rcu_head head;
207         struct kmem_cache *cachep;
208         void *addr;
209 };
210
211 /*
212  * struct slab
213  *
214  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
215  * for a slab, or allocated from an general cache.
216  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
217  */
218 struct slab {
219         union {
220                 struct {
221                         struct list_head list;
222                         unsigned long colouroff;
223                         void *s_mem;            /* including colour offset */
224                         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225                         kmem_bufctl_t free;
226                         unsigned short nodeid;
227                 };
228                 struct slab_rcu __slab_cover_slab_rcu;
229         };
230 };
231
232 /*
233  * struct array_cache
234  *
235  * Purpose:
236  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
237  * - reduce the number of linked list operations
238  * - reduce spinlock operations
239  *
240  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
241  * footprint.
242  *
243  */
244 struct array_cache {
245         unsigned int avail;
246         unsigned int limit;
247         unsigned int batchcount;
248         unsigned int touched;
249         spinlock_t lock;
250         void *entry[];  /*
251                          * Must have this definition in here for the proper
252                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
253                          * the entries.
254                          *
255                          * Entries should not be directly dereferenced as
256                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
257                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
258                          */
259 };
260
261 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
262 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
263 {
264         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
265 }
266
267 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
268 {
269         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
270         return;
271 }
272
273 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
274 {
275         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
276 }
277
278 /*
279  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
280  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
281  */
282 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
283 struct arraycache_init {
284         struct array_cache cache;
285         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
286 };
287
288 /*
289  * The slab lists for all objects.
290  */
291 struct kmem_list3 {
292         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
293         struct list_head slabs_full;
294         struct list_head slabs_free;
295         unsigned long free_objects;
296         unsigned int free_limit;
297         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
298         spinlock_t list_lock;
299         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
300         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
301         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
302         int free_touched;               /* updated without locking */
303 };
304
305 /*
306  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
307  */
308 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
309 static struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
310 #define CACHE_CACHE 0
311 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
312 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
313
314 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
315                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
316 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
317                         int node);
318 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
319 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
320
321 /*
322  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
323  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
324  */
325 static __always_inline int index_of(const size_t size)
326 {
327         extern void __bad_size(void);
328
329         if (__builtin_constant_p(size)) {
330                 int i = 0;
331
332 #define CACHE(x) \
333         if (size <=x) \
334                 return i; \
335         else \
336                 i++;
337 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
338 #undef CACHE
339                 __bad_size();
340         } else
341                 __bad_size();
342         return 0;
343 }
344
345 static int slab_early_init = 1;
346
347 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
348 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
349
350 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
351 {
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
353         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
354         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
355         parent->shared = NULL;
356         parent->alien = NULL;
357         parent->colour_next = 0;
358         spin_lock_init(&parent->list_lock);
359         parent->free_objects = 0;
360         parent->free_touched = 0;
361 }
362
363 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
364         do {                                                            \
365                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
366                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
367         } while (0)
368
369 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
370         do {                                                            \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
372         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
373         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
374         } while (0)
375
376 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
377 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
378
379 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
380 /*
381  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
382  * cpucache drain/refill cycles.
383  *
384  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
385  * which could lock up otherwise freeable slabs.
386  */
387 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
388 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
389
390 #if STATS
391 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
392 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
393 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
394 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
395 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
396 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
397         do {                                                            \
398                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
399                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
400         } while (0)
401 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
402 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
403 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
404 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
405 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
406         do {                                                            \
407                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
408                         (x)->max_freeable = i;                          \
409         } while (0)
410 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
411 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
412 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
413 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
414 #else
415 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
416 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
417 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
418 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
419 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
420 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
421 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
422 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
423 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
424 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
425 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
426 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
427 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
428 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
429 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
430 #endif
431
432 #if DEBUG
433
434 /*
435  * memory layout of objects:
436  * 0            : objp
437  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
438  *              the end of an object is aligned with the end of the real
439  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
440  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
441  *              redzone word.
442  * cachep->obj_offset: The real object.
443  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
444  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
445  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
446  */
447 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
448 {
449         return cachep->obj_offset;
450 }
451
452 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
453 {
454         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
455         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
456                                       sizeof(unsigned long long));
457 }
458
459 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
460 {
461         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
462         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
463                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
464                                               sizeof(unsigned long long) -
465                                               REDZONE_ALIGN);
466         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
467                                        sizeof(unsigned long long));
468 }
469
470 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
471 {
472         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
473         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
474 }
475
476 #else
477
478 #define obj_offset(x)                   0
479 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
480 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
481 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
482
483 #endif
484
485 /*
486  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
487  * overridden on the command line.
488  */
489 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
490 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
491 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
492 static bool slab_max_order_set __initdata;
493
494 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
495 {
496         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
497         return page->slab_cache;
498 }
499
500 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
501 {
502         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
503
504         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
505         return page->slab_page;
506 }
507
508 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
509                                  unsigned int idx)
510 {
511         return slab->s_mem + cache->size * idx;
512 }
513
514 /*
515  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
516  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
517  *   we can replace (offset / cache->size) by
518  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
519  */
520 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
521                                         const struct slab *slab, void *obj)
522 {
523         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
524         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
525 }
526
527 /*
528  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
529  */
530 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
531 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
532 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
533         CACHE(ULONG_MAX)
534 #undef CACHE
535 };
536 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
537
538 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
539 struct cache_names {
540         char *name;
541         char *name_dma;
542 };
543
544 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
545 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
546 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
547         {NULL,}
548 #undef CACHE
549 };
550
551 static struct arraycache_init initarray_generic =
552     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
553
554 /* internal cache of cache description objs */
555 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
556         .batchcount = 1,
557         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
558         .shared = 1,
559         .size = sizeof(struct kmem_cache),
560         .name = "kmem_cache",
561 };
562
563 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
564
565 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
566
567 /*
568  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
569  * for other slabs "off slab".
570  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
571  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
572  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
573  *
574  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
575  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
576  * then comes back up during hotplug
577  */
578 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
579 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
580
581 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
582 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
583
584 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
585                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
586                 int q)
587 {
588         struct array_cache **alc;
589         struct kmem_list3 *l3;
590         int r;
591
592         l3 = cachep->nodelists[q];
593         if (!l3)
594                 return;
595
596         lockdep_set_class(&l3->list_lock, l3_key);
597         alc = l3->alien;
598         /*
599          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
600          * should go away when common slab code is taught to
601          * work even without alien caches.
602          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
603          * for alloc_alien_cache,
604          */
605         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
606                 return;
607         for_each_node(r) {
608                 if (alc[r])
609                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
610         }
611 }
612
613 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
614 {
615         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
616 }
617
618 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
619 {
620         int node;
621
622         for_each_online_node(node)
623                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
624 }
625
626 static void init_node_lock_keys(int q)
627 {
628         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
629
630         if (slab_state < UP)
631                 return;
632
633         for (s = malloc_sizes; s->cs_size != ULONG_MAX; s++) {
634                 struct kmem_list3 *l3;
635
636                 l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
637                 if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
638                         continue;
639
640                 slab_set_lock_classes(s->cs_cachep, &on_slab_l3_key,
641                                 &on_slab_alc_key, q);
642         }
643 }
644
645 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int q)
646 {
647         struct kmem_list3 *l3;
648         l3 = cachep->nodelists[q];
649         if (!l3)
650                 return;
651
652         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
653                         &on_slab_alc_key, q);
654 }
655
656 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
657 {
658         int node;
659
660         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
661         for_each_node(node)
662                 on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
663 }
664
665 static inline void init_lock_keys(void)
666 {
667         int node;
668
669         for_each_node(node)
670                 init_node_lock_keys(node);
671 }
672 #else
673 static void init_node_lock_keys(int q)
674 {
675 }
676
677 static inline void init_lock_keys(void)
678 {
679 }
680
681 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
682 {
683 }
684
685 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
686 {
687 }
688
689 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
690 {
691 }
692
693 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
699
700 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
701 {
702         return cachep->array[smp_processor_id()];
703 }
704
705 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
706                                                         gfp_t gfpflags)
707 {
708         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
709
710 #if DEBUG
711         /* This happens if someone tries to call
712          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
713          * the generic caches are initialized.
714          */
715         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
716 #endif
717         if (!size)
718                 return ZERO_SIZE_PTR;
719
720         while (size > csizep->cs_size)
721                 csizep++;
722
723         /*
724          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
725          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
726          * for large kmalloc calls required.
727          */
728 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
729         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
730                 return csizep->cs_dmacachep;
731 #endif
732         return csizep->cs_cachep;
733 }
734
735 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
736 {
737         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
738 }
739
740 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
741 {
742         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
743 }
744
745 /*
746  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
747  */
748 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
749                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
750                            unsigned int *num)
751 {
752         int nr_objs;
753         size_t mgmt_size;
754         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
755
756         /*
757          * The slab management structure can be either off the slab or
758          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
759          * slab is used for:
760          *
761          * - The struct slab
762          * - One kmem_bufctl_t for each object
763          * - Padding to respect alignment of @align
764          * - @buffer_size bytes for each object
765          *
766          * If the slab management structure is off the slab, then the
767          * alignment will already be calculated into the size. Because
768          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
769          * correct alignment when allocated.
770          */
771         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
772                 mgmt_size = 0;
773                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
774
775                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
776                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
777         } else {
778                 /*
779                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
780                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
781                  * least @align. In the worst case, this result will
782                  * be one greater than the number of objects that fit
783                  * into the memory allocation when taking the padding
784                  * into account.
785                  */
786                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
787                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
788
789                 /*
790                  * This calculated number will be either the right
791                  * amount, or one greater than what we want.
792                  */
793                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
794                        > slab_size)
795                         nr_objs--;
796
797                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
798                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
799
800                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
801         }
802         *num = nr_objs;
803         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
804 }
805
806 #if DEBUG
807 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
808
809 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
810                         char *msg)
811 {
812         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
813                function, cachep->name, msg);
814         dump_stack();
815         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
816 }
817 #endif
818
819 /*
820  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
821  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
822  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
823  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
824  * line
825   */
826
827 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
828 static int __init noaliencache_setup(char *s)
829 {
830         use_alien_caches = 0;
831         return 1;
832 }
833 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
834
835 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
836 {
837         get_option(&str, &slab_max_order);
838         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
839                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
840         slab_max_order_set = true;
841
842         return 1;
843 }
844 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
845
846 #ifdef CONFIG_NUMA
847 /*
848  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
849  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
850  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
851  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
852  */
853 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
854
855 static void init_reap_node(int cpu)
856 {
857         int node;
858
859         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
860         if (node == MAX_NUMNODES)
861                 node = first_node(node_online_map);
862
863         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
864 }
865
866 static void next_reap_node(void)
867 {
868         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
869
870         node = next_node(node, node_online_map);
871         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
872                 node = first_node(node_online_map);
873         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
874 }
875
876 #else
877 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
878 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
879 #endif
880
881 /*
882  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
883  * via the workqueue/eventd.
884  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
885  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
886  * lock.
887  */
888 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
889 {
890         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
891
892         /*
893          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
894          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
895          * at that time.
896          */
897         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
898                 init_reap_node(cpu);
899                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
900                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
901                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
902         }
903 }
904
905 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
906                                             int batchcount, gfp_t gfp)
907 {
908         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
909         struct array_cache *nc = NULL;
910
911         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
912         /*
913          * The array_cache structures contain pointers to free object.
914          * However, when such objects are allocated or transferred to another
915          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
916          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
917          * not scan such objects.
918          */
919         kmemleak_no_scan(nc);
920         if (nc) {
921                 nc->avail = 0;
922                 nc->limit = entries;
923                 nc->batchcount = batchcount;
924                 nc->touched = 0;
925                 spin_lock_init(&nc->lock);
926         }
927         return nc;
928 }
929
930 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
931 {
932         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
933
934         return PageSlabPfmemalloc(page);
935 }
936
937 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
938 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
939                                                 struct array_cache *ac)
940 {
941         struct kmem_list3 *l3 = cachep->nodelists[numa_mem_id()];
942         struct slab *slabp;
943         unsigned long flags;
944
945         if (!pfmemalloc_active)
946                 return;
947
948         spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
949         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
950                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
951                         goto out;
952
953         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
954                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
955                         goto out;
956
957         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
958                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
959                         goto out;
960
961         pfmemalloc_active = false;
962 out:
963         spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
964 }
965
966 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
967                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
968 {
969         int i;
970         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
971
972         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
973         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
974                 struct kmem_list3 *l3;
975
976                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
977                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
978                         return objp;
979                 }
980
981                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
982                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
983                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
984                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
985                                 objp = ac->entry[i];
986                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
987                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
988                                 return objp;
989                         }
990                 }
991
992                 /*
993                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
994                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
995                  */
996                 l3 = cachep->nodelists[numa_mem_id()];
997                 if (!list_empty(&l3->slabs_free) && force_refill) {
998                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
999                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
1000                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
1001                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
1002                         return objp;
1003                 }
1004
1005                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
1006                 ac->avail++;
1007                 objp = NULL;
1008         }
1009
1010         return objp;
1011 }
1012
1013 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
1014                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
1015 {
1016         void *objp;
1017
1018         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
1019                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
1020         else
1021                 objp = ac->entry[--ac->avail];
1022
1023         return objp;
1024 }
1025
1026 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1027                                                                 void *objp)
1028 {
1029         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
1030                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
1031                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1032                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
1033                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
1034         }
1035
1036         return objp;
1037 }
1038
1039 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1040                                                                 void *objp)
1041 {
1042         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
1043                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
1044
1045         ac->entry[ac->avail++] = objp;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Transfer objects in one arraycache to another.
1050  * Locking must be handled by the caller.
1051  *
1052  * Return the number of entries transferred.
1053  */
1054 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
1055                 struct array_cache *from, unsigned int max)
1056 {
1057         /* Figure out how many entries to transfer */
1058         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
1059
1060         if (!nr)
1061                 return 0;
1062
1063         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1064                         sizeof(void *) *nr);
1065
1066         from->avail -= nr;
1067         to->avail += nr;
1068         return nr;
1069 }
1070
1071 #ifndef CONFIG_NUMA
1072
1073 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1074 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1075
1076 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1077 {
1078         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1079 }
1080
1081 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1082 {
1083 }
1084
1085 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1086 {
1087         return 0;
1088 }
1089
1090 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1091                 gfp_t flags)
1092 {
1093         return NULL;
1094 }
1095
1096 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1097                  gfp_t flags, int nodeid)
1098 {
1099         return NULL;
1100 }
1101
1102 #else   /* CONFIG_NUMA */
1103
1104 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1105 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1106
1107 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1108 {
1109         struct array_cache **ac_ptr;
1110         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1111         int i;
1112
1113         if (limit > 1)
1114                 limit = 12;
1115         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1116         if (ac_ptr) {
1117                 for_each_node(i) {
1118                         if (i == node || !node_online(i))
1119                                 continue;
1120                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1121                         if (!ac_ptr[i]) {
1122                                 for (i--; i >= 0; i--)
1123                                         kfree(ac_ptr[i]);
1124                                 kfree(ac_ptr);
1125                                 return NULL;
1126                         }
1127                 }
1128         }
1129         return ac_ptr;
1130 }
1131
1132 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1133 {
1134         int i;
1135
1136         if (!ac_ptr)
1137                 return;
1138         for_each_node(i)
1139             kfree(ac_ptr[i]);
1140         kfree(ac_ptr);
1141 }
1142
1143 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1144                                 struct array_cache *ac, int node)
1145 {
1146         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1147
1148         if (ac->avail) {
1149                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1150                 /*
1151                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1152                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1153                  * into the free lists and getting them back later.
1154                  */
1155                 if (rl3->shared)
1156                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1157
1158                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1159                 ac->avail = 0;
1160                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1161         }
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1166  */
1167 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1168 {
1169         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1170
1171         if (l3->alien) {
1172                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1173
1174                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1175                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1176                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1177                 }
1178         }
1179 }
1180
1181 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1182                                 struct array_cache **alien)
1183 {
1184         int i = 0;
1185         struct array_cache *ac;
1186         unsigned long flags;
1187
1188         for_each_online_node(i) {
1189                 ac = alien[i];
1190                 if (ac) {
1191                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1192                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1193                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1194                 }
1195         }
1196 }
1197
1198 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1199 {
1200         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1201         int nodeid = slabp->nodeid;
1202         struct kmem_list3 *l3;
1203         struct array_cache *alien = NULL;
1204         int node;
1205
1206         node = numa_mem_id();
1207
1208         /*
1209          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1210          * cache on this cpu.
1211          */
1212         if (likely(slabp->nodeid == node))
1213                 return 0;
1214
1215         l3 = cachep->nodelists[node];
1216         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1217         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1218                 alien = l3->alien[nodeid];
1219                 spin_lock(&alien->lock);
1220                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1221                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1222                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1223                 }
1224                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1225                 spin_unlock(&alien->lock);
1226         } else {
1227                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1228                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1229                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1230         }
1231         return 1;
1232 }
1233 #endif
1234
1235 /*
1236  * Allocates and initializes nodelists for a node on each slab cache, used for
1237  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_list3
1238  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1239  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodelists are not replaced if
1240  * already in use.
1241  *
1242  * Must hold slab_mutex.
1243  */
1244 static int init_cache_nodelists_node(int node)
1245 {
1246         struct kmem_cache *cachep;
1247         struct kmem_list3 *l3;
1248         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1249
1250         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1251                 /*
1252                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1253                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1254                  * node has not already allocated this
1255                  */
1256                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1257                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1258                         if (!l3)
1259                                 return -ENOMEM;
1260                         kmem_list3_init(l3);
1261                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1262                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1263
1264                         /*
1265                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1266                          * go.  slab_mutex is sufficient
1267                          * protection here.
1268                          */
1269                         cachep->nodelists[node] = l3;
1270                 }
1271
1272                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1273                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1274                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1275                         cachep->batchcount + cachep->num;
1276                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1277         }
1278         return 0;
1279 }
1280
1281 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1282 {
1283         struct kmem_cache *cachep;
1284         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1285         int node = cpu_to_mem(cpu);
1286         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1287
1288         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1289                 struct array_cache *nc;
1290                 struct array_cache *shared;
1291                 struct array_cache **alien;
1292
1293                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1294                 nc = cachep->array[cpu];
1295                 cachep->array[cpu] = NULL;
1296                 l3 = cachep->nodelists[node];
1297
1298                 if (!l3)
1299                         goto free_array_cache;
1300
1301                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1302
1303                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1304                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1305                 if (nc)
1306                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1307
1308                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1309                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1310                         goto free_array_cache;
1311                 }
1312
1313                 shared = l3->shared;
1314                 if (shared) {
1315                         free_block(cachep, shared->entry,
1316                                    shared->avail, node);
1317                         l3->shared = NULL;
1318                 }
1319
1320                 alien = l3->alien;
1321                 l3->alien = NULL;
1322
1323                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1324
1325                 kfree(shared);
1326                 if (alien) {
1327                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1328                         free_alien_cache(alien);
1329                 }
1330 free_array_cache:
1331                 kfree(nc);
1332         }
1333         /*
1334          * In the previous loop, all the objects were freed to
1335          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1336          * shrink each nodelist to its limit.
1337          */
1338         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1339                 l3 = cachep->nodelists[node];
1340                 if (!l3)
1341                         continue;
1342                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1343         }
1344 }
1345
1346 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1347 {
1348         struct kmem_cache *cachep;
1349         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1350         int node = cpu_to_mem(cpu);
1351         int err;
1352
1353         /*
1354          * We need to do this right in the beginning since
1355          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1356          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1357          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1358          */
1359         err = init_cache_nodelists_node(node);
1360         if (err < 0)
1361                 goto bad;
1362
1363         /*
1364          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1365          * array caches
1366          */
1367         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1368                 struct array_cache *nc;
1369                 struct array_cache *shared = NULL;
1370                 struct array_cache **alien = NULL;
1371
1372                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1373                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1374                 if (!nc)
1375                         goto bad;
1376                 if (cachep->shared) {
1377                         shared = alloc_arraycache(node,
1378                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1379                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1380                         if (!shared) {
1381                                 kfree(nc);
1382                                 goto bad;
1383                         }
1384                 }
1385                 if (use_alien_caches) {
1386                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1387                         if (!alien) {
1388                                 kfree(shared);
1389                                 kfree(nc);
1390                                 goto bad;
1391                         }
1392                 }
1393                 cachep->array[cpu] = nc;
1394                 l3 = cachep->nodelists[node];
1395                 BUG_ON(!l3);
1396
1397                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1398                 if (!l3->shared) {
1399                         /*
1400                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1401                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1402                          */
1403                         l3->shared = shared;
1404                         shared = NULL;
1405                 }
1406 #ifdef CONFIG_NUMA
1407                 if (!l3->alien) {
1408                         l3->alien = alien;
1409                         alien = NULL;
1410                 }
1411 #endif
1412                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1413                 kfree(shared);
1414                 free_alien_cache(alien);
1415                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1416                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1417                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1418                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1419                         on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
1420         }
1421         init_node_lock_keys(node);
1422
1423         return 0;
1424 bad:
1425         cpuup_canceled(cpu);
1426         return -ENOMEM;
1427 }
1428
1429 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1430                                     unsigned long action, void *hcpu)
1431 {
1432         long cpu = (long)hcpu;
1433         int err = 0;
1434
1435         switch (action) {
1436         case CPU_UP_PREPARE:
1437         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1438                 mutex_lock(&slab_mutex);
1439                 err = cpuup_prepare(cpu);
1440                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1441                 break;
1442         case CPU_ONLINE:
1443         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1444                 start_cpu_timer(cpu);
1445                 break;
1446 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1447         case CPU_DOWN_PREPARE:
1448         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1449                 /*
1450                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1451                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1452                  * anything expensive but will only modify reap_work
1453                  * and reschedule the timer.
1454                 */
1455                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1456                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1457                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1458                 break;
1459         case CPU_DOWN_FAILED:
1460         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1461                 start_cpu_timer(cpu);
1462                 break;
1463         case CPU_DEAD:
1464         case CPU_DEAD_FROZEN:
1465                 /*
1466                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1467                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1468                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1469                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1470                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1471                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1472                  */
1473                 /* fall through */
1474 #endif
1475         case CPU_UP_CANCELED:
1476         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1477                 mutex_lock(&slab_mutex);
1478                 cpuup_canceled(cpu);
1479                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1480                 break;
1481         }
1482         return notifier_from_errno(err);
1483 }
1484
1485 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1486         &cpuup_callback, NULL, 0
1487 };
1488
1489 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1490 /*
1491  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1492  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1493  * removed.
1494  *
1495  * Must hold slab_mutex.
1496  */
1497 static int __meminit drain_cache_nodelists_node(int node)
1498 {
1499         struct kmem_cache *cachep;
1500         int ret = 0;
1501
1502         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1503                 struct kmem_list3 *l3;
1504
1505                 l3 = cachep->nodelists[node];
1506                 if (!l3)
1507                         continue;
1508
1509                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1510
1511                 if (!list_empty(&l3->slabs_full) ||
1512                     !list_empty(&l3->slabs_partial)) {
1513                         ret = -EBUSY;
1514                         break;
1515                 }
1516         }
1517         return ret;
1518 }
1519
1520 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1521                                         unsigned long action, void *arg)
1522 {
1523         struct memory_notify *mnb = arg;
1524         int ret = 0;
1525         int nid;
1526
1527         nid = mnb->status_change_nid;
1528         if (nid < 0)
1529                 goto out;
1530
1531         switch (action) {
1532         case MEM_GOING_ONLINE:
1533                 mutex_lock(&slab_mutex);
1534                 ret = init_cache_nodelists_node(nid);
1535                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1536                 break;
1537         case MEM_GOING_OFFLINE:
1538                 mutex_lock(&slab_mutex);
1539                 ret = drain_cache_nodelists_node(nid);
1540                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1541                 break;
1542         case MEM_ONLINE:
1543         case MEM_OFFLINE:
1544         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1545         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1546                 break;
1547         }
1548 out:
1549         return notifier_from_errno(ret);
1550 }
1551 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1552
1553 /*
1554  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1555  */
1556 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1557                                 int nodeid)
1558 {
1559         struct kmem_list3 *ptr;
1560
1561         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1562         BUG_ON(!ptr);
1563
1564         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1565         /*
1566          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1567          */
1568         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1569
1570         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1571         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1572 }
1573
1574 /*
1575  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1576  * size of kmem_list3.
1577  */
1578 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1579 {
1580         int node;
1581
1582         for_each_online_node(node) {
1583                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1584                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1585                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1586                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1587         }
1588 }
1589
1590 /*
1591  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1592  * the nodelists pointer.
1593  */
1594 static void setup_nodelists_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1595 {
1596         cachep->nodelists = (struct kmem_list3 **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1597 }
1598
1599 /*
1600  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1601  * before smp_init().
1602  */
1603 void __init kmem_cache_init(void)
1604 {
1605         struct cache_sizes *sizes;
1606         struct cache_names *names;
1607         int i;
1608
1609         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1610         setup_nodelists_pointer(kmem_cache);
1611
1612         if (num_possible_nodes() == 1)
1613                 use_alien_caches = 0;
1614
1615         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1616                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1617
1618         set_up_list3s(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1619
1620         /*
1621          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1622          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1623          * not overridden on the command line.
1624          */
1625         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1626                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1627
1628         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1629          * from caches that do not exist yet:
1630          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1631          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1632          *    kmem_cache is statically allocated.
1633          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1634          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1635          *    array at the end of the bootstrap.
1636          * 2) Create the first kmalloc cache.
1637          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1638          *    An __init data area is used for the head array.
1639          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1640          *    head arrays.
1641          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1642          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1643          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for kmem_cache and
1644          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1645          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1646          */
1647
1648         /* 1) create the kmem_cache */
1649
1650         /*
1651          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1652          */
1653         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1654                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1655                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *),
1656                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1657         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1658
1659         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1660         sizes = malloc_sizes;
1661         names = cache_names;
1662
1663         /*
1664          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1665          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1666          * bug.
1667          */
1668
1669         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = create_kmalloc_cache(names[INDEX_AC].name,
1670                                         sizes[INDEX_AC].cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1671
1672         if (INDEX_AC != INDEX_L3)
1673                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1674                         create_kmalloc_cache(names[INDEX_L3].name,
1675                                 sizes[INDEX_L3].cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1676
1677         slab_early_init = 0;
1678
1679         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1680                 /*
1681                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1682                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1683                  * eliminates "false sharing".
1684                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1685                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1686                  */
1687                 if (!sizes->cs_cachep)
1688                         sizes->cs_cachep = create_kmalloc_cache(names->name,
1689                                         sizes->cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1690
1691 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1692                 sizes->cs_dmacachep = create_kmalloc_cache(
1693                         names->name_dma, sizes->cs_size,
1694                         SLAB_CACHE_DMA|ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1695 #endif
1696                 sizes++;
1697                 names++;
1698         }
1699         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1700         {
1701                 struct array_cache *ptr;
1702
1703                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1704
1705                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1706                        sizeof(struct arraycache_init));
1707                 /*
1708                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1709                  */
1710                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1711
1712                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1713
1714                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1715
1716                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1717                        != &initarray_generic.cache);
1718                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1719                        sizeof(struct arraycache_init));
1720                 /*
1721                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1722                  */
1723                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1724
1725                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1726                     ptr;
1727         }
1728         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1729         {
1730                 int nid;
1731
1732                 for_each_online_node(nid) {
1733                         init_list(kmem_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1734
1735                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1736                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1737
1738                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1739                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1740                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1741                         }
1742                 }
1743         }
1744
1745         slab_state = UP;
1746 }
1747
1748 void __init kmem_cache_init_late(void)
1749 {
1750         struct kmem_cache *cachep;
1751
1752         slab_state = UP;
1753
1754         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1755         mutex_lock(&slab_mutex);
1756         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1757                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1758                         BUG();
1759         mutex_unlock(&slab_mutex);
1760
1761         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1762         init_lock_keys();
1763
1764         /* Done! */
1765         slab_state = FULL;
1766
1767         /*
1768          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1769          * cpu_cache_get for all new cpus
1770          */
1771         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1772
1773 #ifdef CONFIG_NUMA
1774         /*
1775          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1776          * nodelists.
1777          */
1778         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1779 #endif
1780
1781         /*
1782          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1783          * of the kernel is not yet operational.
1784          */
1785 }
1786
1787 static int __init cpucache_init(void)
1788 {
1789         int cpu;
1790
1791         /*
1792          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1793          */
1794         for_each_online_cpu(cpu)
1795                 start_cpu_timer(cpu);
1796
1797         /* Done! */
1798         slab_state = FULL;
1799         return 0;
1800 }
1801 __initcall(cpucache_init);
1802
1803 static noinline void
1804 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1805 {
1806         struct kmem_list3 *l3;
1807         struct slab *slabp;
1808         unsigned long flags;
1809         int node;
1810
1811         printk(KERN_WARNING
1812                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1813                 nodeid, gfpflags);
1814         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1815                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1816
1817         for_each_online_node(node) {
1818                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1819                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1820
1821                 l3 = cachep->nodelists[node];
1822                 if (!l3)
1823                         continue;
1824
1825                 spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
1826                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
1827                         active_objs += cachep->num;
1828                         active_slabs++;
1829                 }
1830                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
1831                         active_objs += slabp->inuse;
1832                         active_slabs++;
1833                 }
1834                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
1835                         num_slabs++;
1836
1837                 free_objects += l3->free_objects;
1838                 spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
1839
1840                 num_slabs += active_slabs;
1841                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1842                 printk(KERN_WARNING
1843                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1844                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1845                         free_objects);
1846         }
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1851  *
1852  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1853  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1854  * would be relatively rare and ignorable.
1855  */
1856 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1857 {
1858         struct page *page;
1859         int nr_pages;
1860         int i;
1861
1862 #ifndef CONFIG_MMU
1863         /*
1864          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1865          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1866          */
1867         flags |= __GFP_COMP;
1868 #endif
1869
1870         flags |= cachep->allocflags;
1871         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1872                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1873
1874         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1875         if (!page) {
1876                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1877                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1878                 return NULL;
1879         }
1880
1881         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1882         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1883                 pfmemalloc_active = true;
1884
1885         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1886         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1887                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1888                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1889         else
1890                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1891                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1892         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1893                 __SetPageSlab(page + i);
1894
1895                 if (page->pfmemalloc)
1896                         SetPageSlabPfmemalloc(page + i);
1897         }
1898         memcg_bind_pages(cachep, cachep->gfporder);
1899
1900         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1901                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1902
1903                 if (cachep->ctor)
1904                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1905                 else
1906                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1907         }
1908
1909         return page_address(page);
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Interface to system's page release.
1914  */
1915 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1916 {
1917         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1918         struct page *page = virt_to_page(addr);
1919         const unsigned long nr_freed = i;
1920
1921         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1922
1923         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1924                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1925                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1926         else
1927                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1928                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1929         while (i--) {
1930                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1931                 __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1932                 __ClearPageSlab(page);
1933                 page++;
1934         }
1935
1936         memcg_release_pages(cachep, cachep->gfporder);
1937         if (current->reclaim_state)
1938                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1939         free_memcg_kmem_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1940 }
1941
1942 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1943 {
1944         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1945         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1946
1947         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1948         if (OFF_SLAB(cachep))
1949                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1950 }
1951
1952 #if DEBUG
1953
1954 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1955 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1956                             unsigned long caller)
1957 {
1958         int size = cachep->object_size;
1959
1960         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1961
1962         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1963                 return;
1964
1965         *addr++ = 0x12345678;
1966         *addr++ = caller;
1967         *addr++ = smp_processor_id();
1968         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1969         {
1970                 unsigned long *sptr = &caller;
1971                 unsigned long svalue;
1972
1973                 while (!kstack_end(sptr)) {
1974                         svalue = *sptr++;
1975                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1976                                 *addr++ = svalue;
1977                                 size -= sizeof(unsigned long);
1978                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1979                                         break;
1980                         }
1981                 }
1982
1983         }
1984         *addr++ = 0x87654321;
1985 }
1986 #endif
1987
1988 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1989 {
1990         int size = cachep->object_size;
1991         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1992
1993         memset(addr, val, size);
1994         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1995 }
1996
1997 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1998 {
1999         int i;
2000         unsigned char error = 0;
2001         int bad_count = 0;
2002
2003         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
2004         for (i = 0; i < limit; i++) {
2005                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
2006                         error = data[offset + i];
2007                         bad_count++;
2008                 }
2009         }
2010         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
2011                         &data[offset], limit, 1);
2012
2013         if (bad_count == 1) {
2014                 error ^= POISON_FREE;
2015                 if (!(error & (error - 1))) {
2016                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
2017                                         "bad RAM.\n");
2018 #ifdef CONFIG_X86
2019                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
2020                                         "test tool.\n");
2021 #else
2022                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
2023 #endif
2024                 }
2025         }
2026 }
2027 #endif
2028
2029 #if DEBUG
2030
2031 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
2032 {
2033         int i, size;
2034         char *realobj;
2035
2036         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2037                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
2038                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
2039                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
2040         }
2041
2042         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2043                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>](%pSR)\n",
2044                        *dbg_userword(cachep, objp),
2045                        *dbg_userword(cachep, objp));
2046         }
2047         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2048         size = cachep->object_size;
2049         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
2050                 int limit;
2051                 limit = 16;
2052                 if (i + limit > size)
2053                         limit = size - i;
2054                 dump_line(realobj, i, limit);
2055         }
2056 }
2057
2058 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
2059 {
2060         char *realobj;
2061         int size, i;
2062         int lines = 0;
2063
2064         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2065         size = cachep->object_size;
2066
2067         for (i = 0; i < size; i++) {
2068                 char exp = POISON_FREE;
2069                 if (i == size - 1)
2070                         exp = POISON_END;
2071                 if (realobj[i] != exp) {
2072                         int limit;
2073                         /* Mismatch ! */
2074                         /* Print header */
2075                         if (lines == 0) {
2076                                 printk(KERN_ERR
2077                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
2078                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
2079                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
2080                         }
2081                         /* Hexdump the affected line */
2082                         i = (i / 16) * 16;
2083                         limit = 16;
2084                         if (i + limit > size)
2085                                 limit = size - i;
2086                         dump_line(realobj, i, limit);
2087                         i += 16;
2088                         lines++;
2089                         /* Limit to 5 lines */
2090                         if (lines > 5)
2091                                 break;
2092                 }
2093         }
2094         if (lines != 0) {
2095                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
2096                  * exist:
2097                  */
2098                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
2099                 unsigned int objnr;
2100
2101                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2102                 if (objnr) {
2103                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
2104                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2105                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
2106                                realobj, size);
2107                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2108                 }
2109                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
2110                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
2111                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2112                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
2113                                realobj, size);
2114                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2115                 }
2116         }
2117 }
2118 #endif
2119
2120 #if DEBUG
2121 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2122 {
2123         int i;
2124         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2125                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2126
2127                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2128 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2129                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
2130                                         OFF_SLAB(cachep))
2131                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2132                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2133                         else
2134                                 check_poison_obj(cachep, objp);
2135 #else
2136                         check_poison_obj(cachep, objp);
2137 #endif
2138                 }
2139                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2140                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2141                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
2142                                            "was overwritten");
2143                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2144                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
2145                                            "was overwritten");
2146                 }
2147         }
2148 }
2149 #else
2150 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2151 {
2152 }
2153 #endif
2154
2155 /**
2156  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2157  * @cachep: cache pointer being destroyed
2158  * @slabp: slab pointer being destroyed
2159  *
2160  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2161  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2162  * cache-lock is not held/needed.
2163  */
2164 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2165 {
2166         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
2167
2168         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2169         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2170                 struct slab_rcu *slab_rcu;
2171
2172                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
2173                 slab_rcu->cachep = cachep;
2174                 slab_rcu->addr = addr;
2175                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
2176         } else {
2177                 kmem_freepages(cachep, addr);
2178                 if (OFF_SLAB(cachep))
2179                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2180         }
2181 }
2182
2183 /**
2184  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2185  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2186  * @size: size of objects to be created in this cache.
2187  * @align: required alignment for the objects.
2188  * @flags: slab allocation flags
2189  *
2190  * Also calculates the number of objects per slab.
2191  *
2192  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2193  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2194  * towards high-order requests, this should be changed.
2195  */
2196 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2197                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2198 {
2199         unsigned long offslab_limit;
2200         size_t left_over = 0;
2201         int gfporder;
2202
2203         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2204                 unsigned int num;
2205                 size_t remainder;
2206
2207                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2208                 if (!num)
2209                         continue;
2210
2211                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2212                         /*
2213                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2214                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2215                          * looping condition in cache_grow().
2216                          */
2217                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2218                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2219
2220                         if (num > offslab_limit)
2221                                 break;
2222                 }
2223
2224                 /* Found something acceptable - save it away */
2225                 cachep->num = num;
2226                 cachep->gfporder = gfporder;
2227                 left_over = remainder;
2228
2229                 /*
2230                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2231                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2232                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2233                  */
2234                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2235                         break;
2236
2237                 /*
2238                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2239                  * currently bad for the gfp()s.
2240                  */
2241                 if (gfporder >= slab_max_order)
2242                         break;
2243
2244                 /*
2245                  * Acceptable internal fragmentation?
2246                  */
2247                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2248                         break;
2249         }
2250         return left_over;
2251 }
2252
2253 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2254 {
2255         if (slab_state >= FULL)
2256                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2257
2258         if (slab_state == DOWN) {
2259                 /*
2260                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2261                  * The setup_list3s is taken care
2262                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2263                  */
2264                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2265                 slab_state = PARTIAL;
2266         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2267                 /*
2268                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2269                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2270                  * further caches will BUG().
2271                  */
2272                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2273
2274                 /*
2275                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2276                  * the second cache, then we need to set up all its list3s,
2277                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2278                  */
2279                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2280                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2281                         slab_state = PARTIAL_L3;
2282                 else
2283                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2284         } else {
2285                 /* Remaining boot caches */
2286                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2287                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2288
2289                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2290                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2291                         slab_state = PARTIAL_L3;
2292                 } else {
2293                         int node;
2294                         for_each_online_node(node) {
2295                                 cachep->nodelists[node] =
2296                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2297                                                 gfp, node);
2298                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2299                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2300                         }
2301                 }
2302         }
2303         cachep->nodelists[numa_mem_id()]->next_reap =
2304                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2305                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2306
2307         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2308         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2309         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2310         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2311         cachep->batchcount = 1;
2312         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2313         return 0;
2314 }
2315
2316 /**
2317  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2318  * @cachep: cache management descriptor
2319  * @flags: SLAB flags
2320  *
2321  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2322  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2323  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2324  *
2325  * The flags are
2326  *
2327  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2328  * to catch references to uninitialised memory.
2329  *
2330  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2331  * for buffer overruns.
2332  *
2333  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2334  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2335  * as davem.
2336  */
2337 int
2338 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2339 {
2340         size_t left_over, slab_size, ralign;
2341         gfp_t gfp;
2342         int err;
2343         size_t size = cachep->size;
2344
2345 #if DEBUG
2346 #if FORCED_DEBUG
2347         /*
2348          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2349          * large objects, if the increased size would increase the object size
2350          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2351          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2352          */
2353         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2354                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2355                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2356         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2357                 flags |= SLAB_POISON;
2358 #endif
2359         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2360                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2361 #endif
2362
2363         /*
2364          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2365          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2366          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2367          */
2368         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2369                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2370                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
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         /* 3) caller mandated alignment */
2390         if (ralign < cachep->align) {
2391                 ralign = cachep->align;
2392         }
2393         /* disable debug if necessary */
2394         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2395                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2396         /*
2397          * 4) Store it.
2398          */
2399         cachep->align = ralign;
2400
2401         if (slab_is_available())
2402                 gfp = GFP_KERNEL;
2403         else
2404                 gfp = GFP_NOWAIT;
2405
2406         setup_nodelists_pointer(cachep);
2407 #if DEBUG
2408
2409         /*
2410          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2411          * into align above.
2412          */
2413         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2414                 /* add space for red zone words */
2415                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2416                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2417         }
2418         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2419                 /* user store requires one word storage behind the end of
2420                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2421                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2422                  */
2423                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2424                         size += REDZONE_ALIGN;
2425                 else
2426                         size += BYTES_PER_WORD;
2427         }
2428 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2429         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2430             && cachep->object_size > cache_line_size()
2431             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2432                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2433                 size = PAGE_SIZE;
2434         }
2435 #endif
2436 #endif
2437
2438         /*
2439          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2440          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2441          * it too early on. Always use on-slab management when
2442          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2443          */
2444         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2445             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2446                 /*
2447                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2448                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2449                  */
2450                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2451
2452         size = ALIGN(size, cachep->align);
2453
2454         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2455
2456         if (!cachep->num)
2457                 return -E2BIG;
2458
2459         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2460                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2461
2462         /*
2463          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2464          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2465          */
2466         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2467                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2468                 left_over -= slab_size;
2469         }
2470
2471         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2472                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2473                 slab_size =
2474                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2475
2476 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2477                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2478                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2479                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2480                  */
2481                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2482                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2483 #endif
2484         }
2485
2486         cachep->colour_off = cache_line_size();
2487         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2488         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2489                 cachep->colour_off = cachep->align;
2490         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2491         cachep->slab_size = slab_size;
2492         cachep->flags = flags;
2493         cachep->allocflags = 0;
2494         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2495                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2496         cachep->size = size;
2497         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2498
2499         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2500                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2501                 /*
2502                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2503                  * But since we go off slab only for object size greater than
2504                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2505                  * this should not happen at all.
2506                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2507                  */
2508                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2509         }
2510
2511         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2512         if (err) {
2513                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2514                 return err;
2515         }
2516
2517         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2518                 /*
2519                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2520                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2521                  */
2522                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2523
2524                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2525         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2526                 on_slab_lock_classes(cachep);
2527
2528         return 0;
2529 }
2530
2531 #if DEBUG
2532 static void check_irq_off(void)
2533 {
2534         BUG_ON(!irqs_disabled());
2535 }
2536
2537 static void check_irq_on(void)
2538 {
2539         BUG_ON(irqs_disabled());
2540 }
2541
2542 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2543 {
2544 #ifdef CONFIG_SMP
2545         check_irq_off();
2546         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_mem_id()]->list_lock);
2547 #endif
2548 }
2549
2550 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2551 {
2552 #ifdef CONFIG_SMP
2553         check_irq_off();
2554         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2555 #endif
2556 }
2557
2558 #else
2559 #define check_irq_off() do { } while(0)
2560 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2561 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2562 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2563 #endif
2564
2565 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2566                         struct array_cache *ac,
2567                         int force, int node);
2568
2569 static void do_drain(void *arg)
2570 {
2571         struct kmem_cache *cachep = arg;
2572         struct array_cache *ac;
2573         int node = numa_mem_id();
2574
2575         check_irq_off();
2576         ac = cpu_cache_get(cachep);
2577         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2578         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2579         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2580         ac->avail = 0;
2581 }
2582
2583 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2584 {
2585         struct kmem_list3 *l3;
2586         int node;
2587
2588         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2589         check_irq_on();
2590         for_each_online_node(node) {
2591                 l3 = cachep->nodelists[node];
2592                 if (l3 && l3->alien)
2593                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2594         }
2595
2596         for_each_online_node(node) {
2597                 l3 = cachep->nodelists[node];
2598                 if (l3)
2599                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2600         }
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Remove slabs from the list of free slabs.
2605  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2606  *
2607  * Returns the actual number of slabs released.
2608  */
2609 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2610                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2611 {
2612         struct list_head *p;
2613         int nr_freed;
2614         struct slab *slabp;
2615
2616         nr_freed = 0;
2617         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2618
2619                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2620                 p = l3->slabs_free.prev;
2621                 if (p == &l3->slabs_free) {
2622                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2623                         goto out;
2624                 }
2625
2626                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2627 #if DEBUG
2628                 BUG_ON(slabp->inuse);
2629 #endif
2630                 list_del(&slabp->list);
2631                 /*
2632                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2633                  * to the cache.
2634                  */
2635                 l3->free_objects -= cache->num;
2636                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2637                 slab_destroy(cache, slabp);
2638                 nr_freed++;
2639         }
2640 out:
2641         return nr_freed;
2642 }
2643
2644 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2645 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2646 {
2647         int ret = 0, i = 0;
2648         struct kmem_list3 *l3;
2649
2650         drain_cpu_caches(cachep);
2651
2652         check_irq_on();
2653         for_each_online_node(i) {
2654                 l3 = cachep->nodelists[i];
2655                 if (!l3)
2656                         continue;
2657
2658                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2659
2660                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2661                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2662         }
2663         return (ret ? 1 : 0);
2664 }
2665
2666 /**
2667  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2668  * @cachep: The cache to shrink.
2669  *
2670  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2671  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2672  */
2673 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2674 {
2675         int ret;
2676         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2677
2678         get_online_cpus();
2679         mutex_lock(&slab_mutex);
2680         ret = __cache_shrink(cachep);
2681         mutex_unlock(&slab_mutex);
2682         put_online_cpus();
2683         return ret;
2684 }
2685 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2686
2687 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2688 {
2689         int i;
2690         struct kmem_list3 *l3;
2691         int rc = __cache_shrink(cachep);
2692
2693         if (rc)
2694                 return rc;
2695
2696         for_each_online_cpu(i)
2697             kfree(cachep->array[i]);
2698
2699         /* NUMA: free the list3 structures */
2700         for_each_online_node(i) {
2701                 l3 = cachep->nodelists[i];
2702                 if (l3) {
2703                         kfree(l3->shared);
2704                         free_alien_cache(l3->alien);
2705                         kfree(l3);
2706                 }
2707         }
2708         return 0;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Get the memory for a slab management obj.
2713  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2714  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2715  * come from the same cache which is getting created because,
2716  * when we are searching for an appropriate cache for these
2717  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2718  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2719  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2720  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2721  */
2722 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2723                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2724                                    int nodeid)
2725 {
2726         struct slab *slabp;
2727
2728         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2729                 /* Slab management obj is off-slab. */
2730                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2731                                               local_flags, nodeid);
2732                 /*
2733                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2734                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2735                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2736                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2737                  */
2738                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2739                                    local_flags);
2740                 if (!slabp)
2741                         return NULL;
2742         } else {
2743                 slabp = objp + colour_off;
2744                 colour_off += cachep->slab_size;
2745         }
2746         slabp->inuse = 0;
2747         slabp->colouroff = colour_off;
2748         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2749         slabp->nodeid = nodeid;
2750         slabp->free = 0;
2751         return slabp;
2752 }
2753
2754 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2755 {
2756         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2757 }
2758
2759 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2760                             struct slab *slabp)
2761 {
2762         int i;
2763
2764         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2765                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2766 #if DEBUG
2767                 /* need to poison the objs? */
2768                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2769                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2770                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2771                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2772
2773                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2774                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2775                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2776                 }
2777                 /*
2778                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2779                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2780                  * They must also be threaded.
2781                  */
2782                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2783                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2784
2785                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2786                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2787                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2788                                            " end of an object");
2789                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2790                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2791                                            " start of an object");
2792                 }
2793                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2794                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2795                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2796                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2797 #else
2798                 if (cachep->ctor)
2799                         cachep->ctor(objp);
2800 #endif
2801                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2802         }
2803         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2804 }
2805
2806 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2807 {
2808         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2809                 if (flags & GFP_DMA)
2810                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2811                 else
2812                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2813         }
2814 }
2815
2816 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2817                                 int nodeid)
2818 {
2819         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2820         kmem_bufctl_t next;
2821
2822         slabp->inuse++;
2823         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2824 #if DEBUG
2825         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2826         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2827 #endif
2828         slabp->free = next;
2829
2830         return objp;
2831 }
2832
2833 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2834                                 void *objp, int nodeid)
2835 {
2836         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2837
2838 #if DEBUG
2839         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2840         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2841
2842         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2843                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2844                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2845                 BUG();
2846         }
2847 #endif
2848         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2849         slabp->free = objnr;
2850         slabp->inuse--;
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2855  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2856  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2857  */
2858 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2859                            void *addr)
2860 {
2861         int nr_pages;
2862         struct page *page;
2863
2864         page = virt_to_page(addr);
2865
2866         nr_pages = 1;
2867         if (likely(!PageCompound(page)))
2868                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2869
2870         do {
2871                 page->slab_cache = cache;
2872                 page->slab_page = slab;
2873                 page++;
2874         } while (--nr_pages);
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2879  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2880  */
2881 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2882                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2883 {
2884         struct slab *slabp;
2885         size_t offset;
2886         gfp_t local_flags;
2887         struct kmem_list3 *l3;
2888
2889         /*
2890          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2891          * critical path in kmem_cache_alloc().
2892          */
2893         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2894         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2895
2896         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2897         check_irq_off();
2898         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2899         spin_lock(&l3->list_lock);
2900
2901         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2902         offset = l3->colour_next;
2903         l3->colour_next++;
2904         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2905                 l3->colour_next = 0;
2906         spin_unlock(&l3->list_lock);
2907
2908         offset *= cachep->colour_off;
2909
2910         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2911                 local_irq_enable();
2912
2913         /*
2914          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2915          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2916          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2917          * will eventually be caught here (where it matters).
2918          */
2919         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2920
2921         /*
2922          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2923          * 'nodeid'.
2924          */
2925         if (!objp)
2926                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2927         if (!objp)
2928                 goto failed;
2929
2930         /* Get slab management. */
2931         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2932                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2933         if (!slabp)
2934                 goto opps1;
2935
2936         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2937
2938         cache_init_objs(cachep, slabp);
2939
2940         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2941                 local_irq_disable();
2942         check_irq_off();
2943         spin_lock(&l3->list_lock);
2944
2945         /* Make slab active. */
2946         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2947         STATS_INC_GROWN(cachep);
2948         l3->free_objects += cachep->num;
2949         spin_unlock(&l3->list_lock);
2950         return 1;
2951 opps1:
2952         kmem_freepages(cachep, objp);
2953 failed:
2954         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2955                 local_irq_disable();
2956         return 0;
2957 }
2958
2959 #if DEBUG
2960
2961 /*
2962  * Perform extra freeing checks:
2963  * - detect bad pointers.
2964  * - POISON/RED_ZONE checking
2965  */
2966 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2967 {
2968         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2969                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2970                        (unsigned long)objp);
2971                 BUG();
2972         }
2973 }
2974
2975 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2976 {
2977         unsigned long long redzone1, redzone2;
2978
2979         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2980         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2981
2982         /*
2983          * Redzone is ok.
2984          */
2985         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2986                 return;
2987
2988         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2989                 slab_error(cache, "double free detected");
2990         else
2991                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2992
2993         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2994                         obj, redzone1, redzone2);
2995 }
2996
2997 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2998                                    unsigned long caller)
2999 {
3000         struct page *page;
3001         unsigned int objnr;
3002         struct slab *slabp;
3003
3004         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3005
3006         objp -= obj_offset(cachep);
3007         kfree_debugcheck(objp);
3008         page = virt_to_head_page(objp);
3009
3010         slabp = page->slab_page;
3011
3012         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3013                 verify_redzone_free(cachep, objp);
3014                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
3015                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
3016         }
3017         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3018                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3019
3020         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
3021
3022         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
3023         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
3024
3025 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3026         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
3027 #endif
3028         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3029 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3030                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
3031                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
3032                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3033                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
3034                 } else {
3035                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3036                 }
3037 #else
3038                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3039 #endif
3040         }
3041         return objp;
3042 }
3043
3044 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
3045 {
3046         kmem_bufctl_t i;
3047         int entries = 0;
3048
3049         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
3050         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
3051                 entries++;
3052                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
3053                         goto bad;
3054         }
3055         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
3056 bad:
3057                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
3058                         "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Tainted(%s). Hexdump:\n",
3059                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse,
3060                         print_tainted());
3061                 print_hex_dump(KERN_ERR, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 1, slabp,
3062                         sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t),
3063                         1);
3064                 BUG();
3065         }
3066 }
3067 #else
3068 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
3069 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
3070 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
3071 #endif
3072
3073 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3074                                                         bool force_refill)
3075 {
3076         int batchcount;
3077         struct kmem_list3 *l3;
3078         struct array_cache *ac;
3079         int node;
3080
3081         check_irq_off();
3082         node = numa_mem_id();
3083         if (unlikely(force_refill))
3084                 goto force_grow;
3085 retry:
3086         ac = cpu_cache_get(cachep);
3087         batchcount = ac->batchcount;
3088         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3089                 /*
3090                  * If there was little recent activity on this cache, then
3091                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3092                  * refill bouncing.
3093                  */
3094                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3095         }
3096         l3 = cachep->nodelists[node];
3097
3098         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3099         spin_lock(&l3->list_lock);
3100
3101         /* See if we can refill from the shared array */
3102         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
3103                 l3->shared->touched = 1;
3104                 goto alloc_done;
3105         }
3106
3107         while (batchcount > 0) {
3108                 struct list_head *entry;
3109                 struct slab *slabp;
3110                 /* Get slab alloc is to come from. */
3111                 entry = l3->slabs_partial.next;
3112                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3113                         l3->free_touched = 1;
3114                         entry = l3->slabs_free.next;
3115                         if (entry == &l3->slabs_free)
3116                                 goto must_grow;
3117                 }
3118
3119                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3120                 check_slabp(cachep, slabp);
3121                 check_spinlock_acquired(cachep);
3122
3123                 /*
3124                  * The slab was either on partial or free list so
3125                  * there must be at least one object available for
3126                  * allocation.
3127                  */
3128                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3129
3130                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3131                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3132                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3133                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3134
3135                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
3136                                                                         node));
3137                 }
3138                 check_slabp(cachep, slabp);
3139
3140                 /* move slabp to correct slabp list: */
3141                 list_del(&slabp->list);
3142                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3143                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3144                 else
3145                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3146         }
3147
3148 must_grow:
3149         l3->free_objects -= ac->avail;
3150 alloc_done:
3151         spin_unlock(&l3->list_lock);
3152
3153         if (unlikely(!ac->avail)) {
3154                 int x;
3155 force_grow:
3156                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3157
3158                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3159                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3160                 node = numa_mem_id();
3161
3162                 /* no objects in sight? abort */
3163                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3164                         return NULL;
3165
3166                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3167                         goto retry;
3168         }
3169         ac->touched = 1;
3170
3171         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3172 }
3173
3174 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3175                                                 gfp_t flags)
3176 {
3177         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3178 #if DEBUG
3179         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3180 #endif
3181 }
3182
3183 #if DEBUG
3184 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3185                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3186 {
3187         if (!objp)
3188                 return objp;
3189         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3190 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3191                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3192                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3193                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3194                 else
3195                         check_poison_obj(cachep, objp);
3196 #else
3197                 check_poison_obj(cachep, objp);
3198 #endif
3199                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3200         }
3201         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3202                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3203
3204         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3205                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3206                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3207                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3208                                                 " object was overwritten");
3209                         printk(KERN_ERR
3210                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3211                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3212                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3213                 }
3214                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3215                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3216         }
3217 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3218         {
3219                 struct slab *slabp;
3220                 unsigned objnr;
3221
3222                 slabp = virt_to_head_page(objp)->slab_page;
3223                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->size;
3224                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3225         }
3226 #endif
3227         objp += obj_offset(cachep);
3228         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3229                 cachep->ctor(objp);
3230         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3231             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3232                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3233                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3234         }
3235         return objp;
3236 }
3237 #else
3238 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3239 #endif
3240
3241 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3242 {
3243         if (cachep == kmem_cache)
3244                 return false;
3245
3246         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3247 }
3248
3249 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3250 {
3251         void *objp;
3252         struct array_cache *ac;
3253         bool force_refill = false;
3254
3255         check_irq_off();
3256
3257         ac = cpu_cache_get(cachep);
3258         if (likely(ac->avail)) {
3259                 ac->touched = 1;
3260                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3261
3262                 /*
3263                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3264                  * by the current flags
3265                  */
3266                 if (objp) {
3267                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3268                         goto out;
3269                 }
3270                 force_refill = true;
3271         }
3272
3273         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3274         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3275         /*
3276          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3277          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3278          */
3279         ac = cpu_cache_get(cachep);
3280
3281 out:
3282         /*
3283          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3284          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3285          * treat the array pointers as a reference to the object.
3286          */
3287         if (objp)
3288                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3289         return objp;
3290 }
3291
3292 #ifdef CONFIG_NUMA
3293 /*
3294  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3295  *
3296  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3297  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3298  */
3299 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3300 {
3301         int nid_alloc, nid_here;
3302
3303         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3304                 return NULL;
3305         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3306         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3307                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3308         else if (current->mempolicy)
3309                 nid_alloc = slab_node();
3310         if (nid_alloc != nid_here)
3311                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3312         return NULL;
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3317  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3318  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3319  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3320  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3321  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3322  */
3323 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3324 {
3325         struct zonelist *zonelist;
3326         gfp_t local_flags;
3327         struct zoneref *z;
3328         struct zone *zone;
3329         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3330         void *obj = NULL;
3331         int nid;
3332         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3333
3334         if (flags & __GFP_THISNODE)
3335                 return NULL;
3336
3337         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3338
3339 retry_cpuset:
3340         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3341         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3342
3343 retry:
3344         /*
3345          * Look through allowed nodes for objects available
3346          * from existing per node queues.
3347          */
3348         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3349                 nid = zone_to_nid(zone);
3350
3351                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3352                         cache->nodelists[nid] &&
3353                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3354                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3355                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3356                                 if (obj)
3357                                         break;
3358                 }
3359         }
3360
3361         if (!obj) {
3362                 /*
3363                  * This allocation will be performed within the constraints
3364                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3365                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3366                  * set and go into memory reserves if necessary.
3367                  */
3368                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3369                         local_irq_enable();
3370                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3371                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3372                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3373                         local_irq_disable();
3374                 if (obj) {
3375                         /*
3376                          * Insert into the appropriate per node queues
3377                          */
3378                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3379                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3380                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3381                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3382                                 if (!obj)
3383                                         /*
3384                                          * Another processor may allocate the
3385                                          * objects in the slab since we are
3386                                          * not holding any locks.
3387                                          */
3388                                         goto retry;
3389                         } else {
3390                                 /* cache_grow already freed obj */
3391                                 obj = NULL;
3392                         }
3393                 }
3394         }
3395
3396         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3397                 goto retry_cpuset;
3398         return obj;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * A interface to enable slab creation on nodeid
3403  */
3404 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3405                                 int nodeid)
3406 {
3407         struct list_head *entry;
3408         struct slab *slabp;
3409         struct kmem_list3 *l3;
3410         void *obj;
3411         int x;
3412
3413         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3414         BUG_ON(!l3);
3415
3416 retry:
3417         check_irq_off();
3418         spin_lock(&l3->list_lock);
3419         entry = l3->slabs_partial.next;
3420         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3421                 l3->free_touched = 1;
3422                 entry = l3->slabs_free.next;
3423                 if (entry == &l3->slabs_free)
3424                         goto must_grow;
3425         }
3426
3427         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3428         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3429         check_slabp(cachep, slabp);
3430
3431         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3432         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3433         STATS_SET_HIGH(cachep);
3434
3435         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3436
3437         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3438         check_slabp(cachep, slabp);
3439         l3->free_objects--;
3440         /* move slabp to correct slabp list: */
3441         list_del(&slabp->list);
3442
3443         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3444                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3445         else
3446                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3447
3448         spin_unlock(&l3->list_lock);
3449         goto done;
3450
3451 must_grow:
3452         spin_unlock(&l3->list_lock);
3453         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3454         if (x)
3455                 goto retry;
3456
3457         return fallback_alloc(cachep, flags);
3458
3459 done:
3460         return obj;
3461 }
3462
3463 /**
3464  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3465  * @cachep: The cache to allocate from.
3466  * @flags: See kmalloc().
3467  * @nodeid: node number of the target node.
3468  * @caller: return address of caller, used for debug information
3469  *
3470  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3471  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3472  *
3473  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3474  */
3475 static __always_inline void *
3476 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3477                    unsigned long caller)
3478 {
3479         unsigned long save_flags;
3480         void *ptr;
3481         int slab_node = numa_mem_id();
3482
3483         flags &= gfp_allowed_mask;
3484
3485         lockdep_trace_alloc(flags);
3486
3487         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3488                 return NULL;
3489
3490         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3491
3492         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3493         local_irq_save(save_flags);
3494
3495         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3496                 nodeid = slab_node;
3497
3498         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3499                 /* Node not bootstrapped yet */
3500                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3501                 goto out;
3502         }
3503
3504         if (nodeid == slab_node) {
3505                 /*
3506                  * Use the locally cached objects if possible.
3507                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3508                  * to other nodes. It may fail while we still have
3509                  * objects on other nodes available.
3510                  */
3511                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3512                 if (ptr)
3513                         goto out;
3514         }
3515         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3516         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3517   out:
3518         local_irq_restore(save_flags);
3519         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3520         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3521                                  flags);
3522
3523         if (likely(ptr))
3524                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3525
3526         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3527                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3528
3529         return ptr;
3530 }
3531
3532 static __always_inline void *
3533 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3534 {
3535         void *objp;
3536
3537         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3538                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3539                 if (objp)
3540                         goto out;
3541         }
3542         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3543
3544         /*
3545          * We may just have run out of memory on the local node.
3546          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3547          */
3548         if (!objp)
3549                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3550
3551   out:
3552         return objp;
3553 }
3554 #else
3555
3556 static __always_inline void *
3557 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3558 {
3559         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3560 }
3561
3562 #endif /* CONFIG_NUMA */
3563
3564 static __always_inline void *
3565 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3566 {
3567         unsigned long save_flags;
3568         void *objp;
3569
3570         flags &= gfp_allowed_mask;
3571
3572         lockdep_trace_alloc(flags);
3573
3574         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3575                 return NULL;
3576
3577         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3578
3579         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3580         local_irq_save(save_flags);
3581         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3582         local_irq_restore(save_flags);
3583         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3584         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3585                                  flags);
3586         prefetchw(objp);
3587
3588         if (likely(objp))
3589                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3590
3591         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3592                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3593
3594         return objp;
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3599  */
3600 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3601                        int node)
3602 {
3603         int i;
3604         struct kmem_list3 *l3;
3605
3606         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3607                 void *objp;
3608                 struct slab *slabp;
3609
3610                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3611                 objp = objpp[i];
3612
3613                 slabp = virt_to_slab(objp);
3614                 l3 = cachep->nodelists[node];
3615                 list_del(&slabp->list);
3616                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3617                 check_slabp(cachep, slabp);
3618                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3619                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3620                 l3->free_objects++;
3621                 check_slabp(cachep, slabp);
3622
3623                 /* fixup slab chains */
3624                 if (slabp->inuse == 0) {
3625                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3626                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3627                                 /* No need to drop any previously held
3628                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3629                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3630                                  * a different cache, refer to comments before
3631                                  * alloc_slabmgmt.
3632                                  */
3633                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3634                         } else {
3635                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3636                         }
3637                 } else {
3638                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3639                          * partial list on free - maximum time for the
3640                          * other objects to be freed, too.
3641                          */
3642                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3643                 }
3644         }
3645 }
3646
3647 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3648 {
3649         int batchcount;
3650         struct kmem_list3 *l3;
3651         int node = numa_mem_id();
3652
3653         batchcount = ac->batchcount;
3654 #if DEBUG
3655         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3656 #endif
3657         check_irq_off();
3658         l3 = cachep->nodelists[node];
3659         spin_lock(&l3->list_lock);
3660         if (l3->shared) {
3661                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3662                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3663                 if (max) {
3664                         if (batchcount > max)
3665                                 batchcount = max;
3666                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3667                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3668                         shared_array->avail += batchcount;
3669                         goto free_done;
3670                 }
3671         }
3672
3673         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3674 free_done:
3675 #if STATS
3676         {
3677                 int i = 0;
3678                 struct list_head *p;
3679
3680                 p = l3->slabs_free.next;
3681                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3682                         struct slab *slabp;
3683
3684                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3685                         BUG_ON(slabp->inuse);
3686
3687                         i++;
3688                         p = p->next;
3689                 }
3690                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3691         }
3692 #endif
3693         spin_unlock(&l3->list_lock);
3694         ac->avail -= batchcount;
3695         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3696 }
3697
3698 /*
3699  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3700  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3701  */
3702 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3703                                 unsigned long caller)
3704 {
3705         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3706
3707         check_irq_off();
3708         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3709         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3710
3711         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3712
3713         /*
3714          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3715          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3716          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3717          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3718          * the cache.
3719          */
3720         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3721                 return;
3722
3723         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3724                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3725         } else {
3726                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3727                 cache_flusharray(cachep, ac);
3728         }
3729
3730         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3731 }
3732
3733 /**
3734  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3735  * @cachep: The cache to allocate from.
3736  * @flags: See kmalloc().
3737  *
3738  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3739  * if the cache has no available objects.
3740  */
3741 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3742 {
3743         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3744
3745         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3746                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3747
3748         return ret;
3749 }
3750 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3751
3752 #ifdef CONFIG_TRACING
3753 void *
3754 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3755 {
3756         void *ret;
3757
3758         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3759
3760         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3761                       size, cachep->size, flags);
3762         return ret;
3763 }
3764 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3765 #endif
3766
3767 #ifdef CONFIG_NUMA
3768 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3769 {
3770         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3771
3772         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3773                                     cachep->object_size, cachep->size,
3774                                     flags, nodeid);
3775
3776         return ret;
3777 }
3778 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3779
3780 #ifdef CONFIG_TRACING
3781 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3782                                   gfp_t flags,
3783                                   int nodeid,
3784                                   size_t size)
3785 {
3786         void *ret;
3787
3788         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3789
3790         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3791                            size, cachep->size,
3792                            flags, nodeid);
3793         return ret;
3794 }
3795 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3796 #endif
3797
3798 static __always_inline void *
3799 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3800 {
3801         struct kmem_cache *cachep;
3802
3803         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3804         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3805                 return cachep;
3806         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3807 }
3808
3809 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3810 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3811 {
3812         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3813 }
3814 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3815
3816 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3817                 int node, unsigned long caller)
3818 {
3819         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3820 }
3821 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3822 #else
3823 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3824 {
3825         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3826 }
3827 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3828 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3829 #endif /* CONFIG_NUMA */
3830
3831 /**
3832  * __do_kmalloc - allocate memory
3833  * @size: how many bytes of memory are required.
3834  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3835  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3836  */
3837 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3838                                           unsigned long caller)
3839 {
3840         struct kmem_cache *cachep;
3841         void *ret;
3842
3843         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3844          * __ with kmem_.
3845          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3846          * functions.
3847          */
3848         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3849         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3850                 return cachep;
3851         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3852
3853         trace_kmalloc(caller, ret,
3854                       size, cachep->size, flags);
3855
3856         return ret;
3857 }
3858
3859
3860 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3861 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3862 {
3863         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3864 }
3865 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3866
3867 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3868 {
3869         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3870 }
3871 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3872
3873 #else
3874 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3875 {
3876         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3877 }
3878 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3879 #endif
3880
3881 /**
3882  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3883  * @cachep: The cache the allocation was from.
3884  * @objp: The previously allocated object.
3885  *
3886  * Free an object which was previously allocated from this
3887  * cache.
3888  */
3889 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3890 {
3891         unsigned long flags;
3892         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3893         if (!cachep)
3894                 return;
3895
3896         local_irq_save(flags);
3897         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3898         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3899                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3900         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3901         local_irq_restore(flags);
3902
3903         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3904 }
3905 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3906
3907 /**
3908  * kfree - free previously allocated memory
3909  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3910  *
3911  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3912  *
3913  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3914  * or you will run into trouble.
3915  */
3916 void kfree(const void *objp)
3917 {
3918         struct kmem_cache *c;
3919         unsigned long flags;
3920
3921         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3922
3923         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3924                 return;
3925         local_irq_save(flags);
3926         kfree_debugcheck(objp);
3927         c = virt_to_cache(objp);
3928         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3929
3930         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3931         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3932         local_irq_restore(flags);
3933 }
3934 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3935
3936 /*
3937  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3938  */
3939 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3940 {
3941         int node;
3942         struct kmem_list3 *l3;
3943         struct array_cache *new_shared;
3944         struct array_cache **new_alien = NULL;
3945
3946         for_each_online_node(node) {
3947
3948                 if (use_alien_caches) {
3949                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3950                         if (!new_alien)
3951                                 goto fail;
3952                 }
3953
3954                 new_shared = NULL;
3955                 if (cachep->shared) {
3956                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3957                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3958                                         0xbaadf00d, gfp);
3959                         if (!new_shared) {
3960                                 free_alien_cache(new_alien);
3961                                 goto fail;
3962                         }
3963                 }
3964
3965                 l3 = cachep->nodelists[node];
3966                 if (l3) {
3967                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3968
3969                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3970
3971                         if (shared)
3972                                 free_block(cachep, shared->entry,
3973                                                 shared->avail, node);
3974
3975                         l3->shared = new_shared;
3976                         if (!l3->alien) {
3977                                 l3->alien = new_alien;
3978                                 new_alien = NULL;
3979                         }
3980                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3981                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3982                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3983                         kfree(shared);
3984                         free_alien_cache(new_alien);
3985                         continue;
3986                 }
3987                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3988                 if (!l3) {
3989                         free_alien_cache(new_alien);
3990                         kfree(new_shared);
3991                         goto fail;
3992                 }
3993
3994                 kmem_list3_init(l3);
3995                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3996                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3997                 l3->shared = new_shared;
3998                 l3->alien = new_alien;
3999                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
4000                                         cachep->batchcount + cachep->num;
4001                 cachep->nodelists[node] = l3;
4002         }
4003         return 0;
4004
4005 fail:
4006         if (!cachep->list.next) {
4007                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
4008                 node--;
4009                 while (node >= 0) {
4010                         if (cachep->nodelists[node]) {
4011                                 l3 = cachep->nodelists[node];
4012
4013                                 kfree(l3->shared);
4014                                 free_alien_cache(l3->alien);
4015                                 kfree(l3);
4016                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
4017                         }
4018                         node--;
4019                 }
4020         }
4021         return -ENOMEM;
4022 }
4023
4024 struct ccupdate_struct {
4025         struct kmem_cache *cachep;
4026         struct array_cache *new[0];
4027 };
4028
4029 static void do_ccupdate_local(void *info)
4030 {
4031         struct ccupdate_struct *new = info;
4032         struct array_cache *old;
4033
4034         check_irq_off();
4035         old = cpu_cache_get(new->cachep);
4036
4037         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
4038         new->new[smp_processor_id()] = old;
4039 }
4040
4041 /* Always called with the slab_mutex held */
4042 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4043                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4044 {
4045         struct ccupdate_struct *new;
4046         int i;
4047
4048         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
4049                       gfp);
4050         if (!new)
4051                 return -ENOMEM;
4052
4053         for_each_online_cpu(i) {
4054                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
4055                                                 batchcount, gfp);
4056                 if (!new->new[i]) {
4057                         for (i--; i >= 0; i--)
4058                                 kfree(new->new[i]);
4059                         kfree(new);
4060                         return -ENOMEM;
4061                 }
4062         }
4063         new->cachep = cachep;
4064
4065         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
4066
4067         check_irq_on();
4068         cachep->batchcount = batchcount;
4069         cachep->limit = limit;
4070         cachep->shared = shared;
4071
4072         for_each_online_cpu(i) {
4073                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4074                 if (!ccold)
4075                         continue;
4076                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4077                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
4078                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4079                 kfree(ccold);
4080         }
4081         kfree(new);
4082         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
4083 }
4084
4085 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4086                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4087 {
4088         int ret;
4089         struct kmem_cache *c = NULL;
4090         int i = 0;
4091
4092         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4093
4094         if (slab_state < FULL)
4095                 return ret;
4096
4097         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
4098                 return ret;
4099
4100         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
4101         for_each_memcg_cache_index(i) {
4102                 c = cache_from_memcg(cachep, i);
4103                 if (c)
4104                         /* return value determined by the parent cache only */
4105                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
4106         }
4107
4108         return ret;
4109 }
4110
4111 /* Called with slab_mutex held always */
4112 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4113 {
4114         int err;
4115         int limit = 0;
4116         int shared = 0;
4117         int batchcount = 0;
4118
4119         if (!is_root_cache(cachep)) {
4120                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
4121                 limit = root->limit;
4122                 shared = root->shared;
4123                 batchcount = root->batchcount;
4124         }
4125
4126         if (limit && shared && batchcount)
4127                 goto skip_setup;
4128         /*
4129          * The head array serves three purposes:
4130          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4131          * - reduce the number of spinlock operations.
4132          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4133          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4134          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4135          * Bonwick.
4136          */
4137         if (cachep->size > 131072)
4138                 limit = 1;
4139         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
4140                 limit = 8;
4141         else if (cachep->size > 1024)
4142                 limit = 24;
4143         else if (cachep->size > 256)
4144                 limit = 54;
4145         else
4146                 limit = 120;
4147
4148         /*
4149          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4150          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4151          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4152          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4153          * replaces Bonwick's magazine layer.
4154          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4155          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4156          */
4157         shared = 0;
4158         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4159                 shared = 8;
4160
4161 #if DEBUG
4162         /*
4163          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4164          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4165          */
4166         if (limit > 32)
4167                 limit = 32;
4168 #endif
4169         batchcount = (limit + 1) / 2;
4170 skip_setup:
4171         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4172         if (err)
4173                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4174                        cachep->name, -err);
4175         return err;
4176 }
4177
4178 /*
4179  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4180  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4181  * if drain_array() is used on the shared array.
4182  */
4183 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4184                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4185 {
4186         int tofree;
4187
4188         if (!ac || !ac->avail)
4189                 return;
4190         if (ac->touched && !force) {
4191                 ac->touched = 0;
4192         } else {
4193                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4194                 if (ac->avail) {
4195                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4196                         if (tofree > ac->avail)
4197                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4198                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4199                         ac->avail -= tofree;
4200                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4201                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4202                 }
4203                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4204         }
4205 }
4206
4207 /**
4208  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4209  * @w: work descriptor
4210  *
4211  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4212  * Purpose:
4213  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4214  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4215  *
4216  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4217  * again on the next iteration.
4218  */
4219 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4220 {
4221         struct kmem_cache *searchp;
4222         struct kmem_list3 *l3;
4223         int node = numa_mem_id();
4224         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4225
4226         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4227                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4228                 goto out;
4229
4230         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4231                 check_irq_on();
4232
4233                 /*
4234                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4235                  * have established with reasonable certainty that
4236                  * we can do some work if the lock was obtained.
4237                  */
4238                 l3 = searchp->nodelists[node];
4239
4240                 reap_alien(searchp, l3);
4241
4242                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4243
4244                 /*
4245                  * These are racy checks but it does not matter
4246                  * if we skip one check or scan twice.
4247                  */
4248                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4249                         goto next;
4250
4251                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4252
4253                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4254
4255                 if (l3->free_touched)
4256                         l3->free_touched = 0;
4257                 else {
4258                         int freed;
4259
4260                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4261                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4262                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4263                 }
4264 next:
4265                 cond_resched();
4266         }
4267         check_irq_on();
4268         mutex_unlock(&slab_mutex);
4269         next_reap_node();
4270 out:
4271         /* Set up the next iteration */
4272         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4273 }
4274
4275 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4276 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4277 {
4278         struct slab *slabp;
4279         unsigned long active_objs;
4280         unsigned long num_objs;
4281         unsigned long active_slabs = 0;
4282         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4283         const char *name;
4284         char *error = NULL;
4285         int node;
4286         struct kmem_list3 *l3;
4287
4288         active_objs = 0;
4289         num_slabs = 0;
4290         for_each_online_node(node) {
4291                 l3 = cachep->nodelists[node];
4292                 if (!l3)
4293                         continue;
4294
4295                 check_irq_on();
4296                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4297
4298                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4299                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4300                                 error = "slabs_full accounting error";
4301                         active_objs += cachep->num;
4302                         active_slabs++;
4303                 }
4304                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4305                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4306                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4307                         if (!slabp->inuse && !error)
4308                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4309                         active_objs += slabp->inuse;
4310                         active_slabs++;
4311                 }
4312                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4313                         if (slabp->inuse && !error)
4314                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4315                         num_slabs++;
4316                 }
4317                 free_objects += l3->free_objects;
4318                 if (l3->shared)
4319                         shared_avail += l3->shared->avail;
4320
4321                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4322         }
4323         num_slabs += active_slabs;
4324         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4325         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4326                 error = "free_objects accounting error";
4327
4328         name = cachep->name;
4329         if (error)
4330                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4331
4332         sinfo->active_objs = active_objs;
4333         sinfo->num_objs = num_objs;
4334         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4335         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4336         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4337         sinfo->limit = cachep->limit;
4338         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4339         sinfo->shared = cachep->shared;
4340         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4341         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4342 }
4343
4344 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4345 {
4346 #if STATS
4347         {                       /* list3 stats */
4348                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4349                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4350                 unsigned long grown = cachep->grown;
4351                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4352                 unsigned long errors = cachep->errors;
4353                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4354                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4355                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4356                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4357
4358                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4359                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4360                            allocs, high, grown,
4361                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4362                            node_frees, overflows);
4363         }
4364         /* cpu stats */
4365         {
4366                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4367                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4368                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4369                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4370
4371                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4372                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4373         }
4374 #endif
4375 }
4376
4377 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4378 /**
4379  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4380  * @file: unused
4381  * @buffer: user buffer
4382  * @count: data length
4383  * @ppos: unused
4384  */
4385 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4386                        size_t count, loff_t *ppos)
4387 {
4388         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4389         int limit, batchcount, shared, res;
4390         struct kmem_cache *cachep;
4391
4392         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4393                 return -EINVAL;
4394         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4395                 return -EFAULT;
4396         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4397
4398         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4399         if (!tmp)
4400                 return -EINVAL;
4401         *tmp = '\0';
4402         tmp++;
4403         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4404                 return -EINVAL;
4405
4406         /* Find the cache in the chain of caches. */
4407         mutex_lock(&slab_mutex);
4408         res = -EINVAL;
4409         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4410                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4411                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4412                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4413                                 res = 0;
4414                         } else {
4415                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4416                                                        batchcount, shared,
4417                                                        GFP_KERNEL);
4418                         }
4419                         break;
4420                 }
4421         }
4422         mutex_unlock(&slab_mutex);
4423         if (res >= 0)
4424                 res = count;
4425         return res;
4426 }
4427
4428 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4429
4430 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4431 {
4432         mutex_lock(&slab_mutex);
4433         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4434 }
4435
4436 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4437 {
4438         unsigned long *p;
4439         int l;
4440         if (!v)
4441                 return 1;
4442         l = n[1];
4443         p = n + 2;
4444         while (l) {
4445                 int i = l/2;
4446                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4447                 if (*q == v) {
4448                         q[1]++;
4449                         return 1;
4450                 }
4451                 if (*q > v) {
4452                         l = i;
4453                 } else {
4454                         p = q + 2;
4455                         l -= i + 1;
4456                 }
4457         }
4458         if (++n[1] == n[0])
4459                 return 0;
4460         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4461         p[0] = v;
4462         p[1] = 1;
4463         return 1;
4464 }
4465
4466 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4467 {
4468         void *p;
4469         int i;
4470         if (n[0] == n[1])
4471                 return;
4472         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4473                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4474                         continue;
4475                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4476                         return;
4477         }
4478 }
4479
4480 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4481 {
4482 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4483         unsigned long offset, size;
4484         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4485
4486         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4487                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4488                 if (modname[0])
4489                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4490                 return;
4491         }
4492 #endif
4493         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4494 }
4495
4496 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4497 {
4498         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4499         struct slab *slabp;
4500         struct kmem_list3 *l3;
4501         const char *name;
4502         unsigned long *n = m->private;
4503         int node;
4504         int i;
4505
4506         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4507                 return 0;
4508         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4509                 return 0;
4510
4511         /* OK, we can do it */
4512
4513         n[1] = 0;
4514
4515         for_each_online_node(node) {
4516                 l3 = cachep->nodelists[node];
4517                 if (!l3)
4518                         continue;
4519
4520                 check_irq_on();
4521                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4522
4523                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4524                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4525                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4526                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4527                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4528         }
4529         name = cachep->name;
4530         if (n[0] == n[1]) {
4531                 /* Increase the buffer size */
4532                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4533                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4534                 if (!m->private) {
4535                         /* Too bad, we are really out */
4536                         m->private = n;
4537                         mutex_lock(&slab_mutex);
4538                         return -ENOMEM;
4539                 }
4540                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4541                 kfree(n);
4542                 mutex_lock(&slab_mutex);
4543                 /* Now make sure this entry will be retried */
4544                 m->count = m->size;
4545                 return 0;
4546         }
4547         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4548                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4549                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4550                 seq_putc(m, '\n');
4551         }
4552
4553         return 0;
4554 }
4555
4556 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4557 {
4558         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4559 }
4560
4561 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4562 {
4563         mutex_unlock(&slab_mutex);
4564 }
4565
4566 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4567         .start = leaks_start,
4568         .next = s_next,
4569         .stop = s_stop,
4570         .show = leaks_show,
4571 };
4572
4573 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4574 {
4575         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4576         int ret = -ENOMEM;
4577         if (n) {
4578                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4579                 if (!ret) {
4580                         struct seq_file *m = file->private_data;
4581                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4582                         m->private = n;
4583                         n = NULL;
4584                 }
4585                 kfree(n);
4586         }
4587         return ret;
4588 }
4589
4590 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4591         .open           = slabstats_open,
4592         .read           = seq_read,
4593         .llseek         = seq_lseek,
4594         .release        = seq_release_private,
4595 };
4596 #endif
4597
4598 static int __init slab_proc_init(void)
4599 {
4600 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4601         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4602 #endif
4603         return 0;
4604 }
4605 module_init(slab_proc_init);
4606 #endif
4607
4608 /**
4609  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4610  * @objp: Pointer to the object
4611  *
4612  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4613  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4614  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4615  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4616  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4617  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4618  * must not be freed during the duration of the call.
4619  */
4620 size_t ksize(const void *objp)
4621 {
4622         BUG_ON(!objp);
4623         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4624                 return 0;
4625
4626         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4627 }
4628 EXPORT_SYMBOL(ksize);