357f0bdc5e43c0512e321c29022f29d574ce7ea8
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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_cache_node {
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_cache_node __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_cache_node *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 static int slab_early_init = 1;
322
323 #define INDEX_AC kmalloc_index(sizeof(struct arraycache_init))
324 #define INDEX_L3 kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
325
326 static void kmem_list3_init(struct kmem_cache_node *parent)
327 {
328         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
329         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
330         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
331         parent->shared = NULL;
332         parent->alien = NULL;
333         parent->colour_next = 0;
334         spin_lock_init(&parent->list_lock);
335         parent->free_objects = 0;
336         parent->free_touched = 0;
337 }
338
339 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
340         do {                                                            \
341                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
342                 list_splice(&(cachep->node[nodeid]->slab), listp);      \
343         } while (0)
344
345 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
346         do {                                                            \
347         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
348         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
349         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
350         } while (0)
351
352 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
353 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
354
355 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
356 /*
357  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
358  * cpucache drain/refill cycles.
359  *
360  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
361  * which could lock up otherwise freeable slabs.
362  */
363 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
364 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
365
366 #if STATS
367 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
368 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
369 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
370 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
371 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
372 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
373         do {                                                            \
374                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
375                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
376         } while (0)
377 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
378 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
379 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
380 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
381 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
382         do {                                                            \
383                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
384                         (x)->max_freeable = i;                          \
385         } while (0)
386 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
387 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
388 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
389 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
390 #else
391 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
392 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
393 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
394 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
395 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
396 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
397 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
398 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
399 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
400 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
401 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
402 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
403 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
404 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
405 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
406 #endif
407
408 #if DEBUG
409
410 /*
411  * memory layout of objects:
412  * 0            : objp
413  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
414  *              the end of an object is aligned with the end of the real
415  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
416  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
417  *              redzone word.
418  * cachep->obj_offset: The real object.
419  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
420  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
421  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
422  */
423 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
424 {
425         return cachep->obj_offset;
426 }
427
428 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
429 {
430         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
431         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
432                                       sizeof(unsigned long long));
433 }
434
435 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
436 {
437         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
438         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
439                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
440                                               sizeof(unsigned long long) -
441                                               REDZONE_ALIGN);
442         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
443                                        sizeof(unsigned long long));
444 }
445
446 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
447 {
448         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
449         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
450 }
451
452 #else
453
454 #define obj_offset(x)                   0
455 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
456 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
457 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
458
459 #endif
460
461 /*
462  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
463  * overridden on the command line.
464  */
465 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
466 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
467 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
468 static bool slab_max_order_set __initdata;
469
470 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
471 {
472         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
473         return page->slab_cache;
474 }
475
476 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
477 {
478         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
479
480         VM_BUG_ON(!PageSlab(page));
481         return page->slab_page;
482 }
483
484 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
485                                  unsigned int idx)
486 {
487         return slab->s_mem + cache->size * idx;
488 }
489
490 /*
491  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
492  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
493  *   we can replace (offset / cache->size) by
494  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
495  */
496 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
497                                         const struct slab *slab, void *obj)
498 {
499         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
500         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
501 }
502
503 static struct arraycache_init initarray_generic =
504     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
505
506 /* internal cache of cache description objs */
507 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
508         .batchcount = 1,
509         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
510         .shared = 1,
511         .size = sizeof(struct kmem_cache),
512         .name = "kmem_cache",
513 };
514
515 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
516
517 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
518
519 /*
520  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
521  * for other slabs "off slab".
522  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
523  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
524  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
525  *
526  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
527  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
528  * then comes back up during hotplug
529  */
530 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
531 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
532
533 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
534 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
535
536 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
537                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
538                 int q)
539 {
540         struct array_cache **alc;
541         struct kmem_cache_node *l3;
542         int r;
543
544         l3 = cachep->node[q];
545         if (!l3)
546                 return;
547
548         lockdep_set_class(&l3->list_lock, l3_key);
549         alc = l3->alien;
550         /*
551          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
552          * should go away when common slab code is taught to
553          * work even without alien caches.
554          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
555          * for alloc_alien_cache,
556          */
557         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
558                 return;
559         for_each_node(r) {
560                 if (alc[r])
561                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
562         }
563 }
564
565 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
566 {
567         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
568 }
569
570 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
571 {
572         int node;
573
574         for_each_online_node(node)
575                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
576 }
577
578 static void init_node_lock_keys(int q)
579 {
580         int i;
581
582         if (slab_state < UP)
583                 return;
584
585         for (i = 1; i < PAGE_SHIFT + MAX_ORDER; i++) {
586                 struct kmem_cache_node *l3;
587                 struct kmem_cache *cache = kmalloc_caches[i];
588
589                 if (!cache)
590                         continue;
591
592                 l3 = cache->node[q];
593                 if (!l3 || OFF_SLAB(cache))
594                         continue;
595
596                 slab_set_lock_classes(cache, &on_slab_l3_key,
597                                 &on_slab_alc_key, q);
598         }
599 }
600
601 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int q)
602 {
603         if (!cachep->node[q])
604                 return;
605
606         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
607                         &on_slab_alc_key, q);
608 }
609
610 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
611 {
612         int node;
613
614         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
615         for_each_node(node)
616                 on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
617 }
618
619 static inline void init_lock_keys(void)
620 {
621         int node;
622
623         for_each_node(node)
624                 init_node_lock_keys(node);
625 }
626 #else
627 static void init_node_lock_keys(int q)
628 {
629 }
630
631 static inline void init_lock_keys(void)
632 {
633 }
634
635 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
636 {
637 }
638
639 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
640 {
641 }
642
643 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
644 {
645 }
646
647 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
648 {
649 }
650 #endif
651
652 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
653
654 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
655 {
656         return cachep->array[smp_processor_id()];
657 }
658
659 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
660                                                         gfp_t gfpflags)
661 {
662         int i;
663
664 #if DEBUG
665         /* This happens if someone tries to call
666          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
667          * the generic caches are initialized.
668          */
669         BUG_ON(kmalloc_caches[INDEX_AC] == NULL);
670 #endif
671         if (!size)
672                 return ZERO_SIZE_PTR;
673
674         i = kmalloc_index(size);
675
676         /*
677          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
678          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
679          * for large kmalloc calls required.
680          */
681 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
682         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
683                 return kmalloc_dma_caches[i];
684 #endif
685         return kmalloc_caches[i];
686 }
687
688 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
689 {
690         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
691 }
692
693 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
694 {
695         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
696 }
697
698 /*
699  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
700  */
701 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
702                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
703                            unsigned int *num)
704 {
705         int nr_objs;
706         size_t mgmt_size;
707         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
708
709         /*
710          * The slab management structure can be either off the slab or
711          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
712          * slab is used for:
713          *
714          * - The struct slab
715          * - One kmem_bufctl_t for each object
716          * - Padding to respect alignment of @align
717          * - @buffer_size bytes for each object
718          *
719          * If the slab management structure is off the slab, then the
720          * alignment will already be calculated into the size. Because
721          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
722          * correct alignment when allocated.
723          */
724         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
725                 mgmt_size = 0;
726                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
727
728                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
729                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
730         } else {
731                 /*
732                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
733                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
734                  * least @align. In the worst case, this result will
735                  * be one greater than the number of objects that fit
736                  * into the memory allocation when taking the padding
737                  * into account.
738                  */
739                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
740                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
741
742                 /*
743                  * This calculated number will be either the right
744                  * amount, or one greater than what we want.
745                  */
746                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
747                        > slab_size)
748                         nr_objs--;
749
750                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
751                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
752
753                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
754         }
755         *num = nr_objs;
756         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
757 }
758
759 #if DEBUG
760 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
761
762 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
763                         char *msg)
764 {
765         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
766                function, cachep->name, msg);
767         dump_stack();
768         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
769 }
770 #endif
771
772 /*
773  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
774  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
775  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
776  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
777  * line
778   */
779
780 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
781 static int __init noaliencache_setup(char *s)
782 {
783         use_alien_caches = 0;
784         return 1;
785 }
786 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
787
788 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
789 {
790         get_option(&str, &slab_max_order);
791         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
792                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
793         slab_max_order_set = true;
794
795         return 1;
796 }
797 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
798
799 #ifdef CONFIG_NUMA
800 /*
801  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
802  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
803  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
804  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
805  */
806 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
807
808 static void init_reap_node(int cpu)
809 {
810         int node;
811
812         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
813         if (node == MAX_NUMNODES)
814                 node = first_node(node_online_map);
815
816         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
817 }
818
819 static void next_reap_node(void)
820 {
821         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
822
823         node = next_node(node, node_online_map);
824         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
825                 node = first_node(node_online_map);
826         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
827 }
828
829 #else
830 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
831 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
832 #endif
833
834 /*
835  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
836  * via the workqueue/eventd.
837  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
838  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
839  * lock.
840  */
841 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
842 {
843         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
844
845         /*
846          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
847          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
848          * at that time.
849          */
850         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
851                 init_reap_node(cpu);
852                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
853                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
854                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
855         }
856 }
857
858 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
859                                             int batchcount, gfp_t gfp)
860 {
861         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
862         struct array_cache *nc = NULL;
863
864         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
865         /*
866          * The array_cache structures contain pointers to free object.
867          * However, when such objects are allocated or transferred to another
868          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
869          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
870          * not scan such objects.
871          */
872         kmemleak_no_scan(nc);
873         if (nc) {
874                 nc->avail = 0;
875                 nc->limit = entries;
876                 nc->batchcount = batchcount;
877                 nc->touched = 0;
878                 spin_lock_init(&nc->lock);
879         }
880         return nc;
881 }
882
883 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct slab *slabp)
884 {
885         struct page *page = virt_to_page(slabp->s_mem);
886
887         return PageSlabPfmemalloc(page);
888 }
889
890 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
891 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
892                                                 struct array_cache *ac)
893 {
894         struct kmem_cache_node *l3 = cachep->node[numa_mem_id()];
895         struct slab *slabp;
896         unsigned long flags;
897
898         if (!pfmemalloc_active)
899                 return;
900
901         spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
902         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
903                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
904                         goto out;
905
906         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
907                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
908                         goto out;
909
910         list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
911                 if (is_slab_pfmemalloc(slabp))
912                         goto out;
913
914         pfmemalloc_active = false;
915 out:
916         spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
917 }
918
919 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
920                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
921 {
922         int i;
923         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
924
925         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
926         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
927                 struct kmem_cache_node *l3;
928
929                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
930                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
931                         return objp;
932                 }
933
934                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
935                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
936                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
937                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
938                                 objp = ac->entry[i];
939                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
940                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
941                                 return objp;
942                         }
943                 }
944
945                 /*
946                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
947                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
948                  */
949                 l3 = cachep->node[numa_mem_id()];
950                 if (!list_empty(&l3->slabs_free) && force_refill) {
951                         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
952                         ClearPageSlabPfmemalloc(virt_to_head_page(slabp->s_mem));
953                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
954                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
955                         return objp;
956                 }
957
958                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
959                 ac->avail++;
960                 objp = NULL;
961         }
962
963         return objp;
964 }
965
966 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
967                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
968 {
969         void *objp;
970
971         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
972                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
973         else
974                 objp = ac->entry[--ac->avail];
975
976         return objp;
977 }
978
979 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
980                                                                 void *objp)
981 {
982         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
983                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
984                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
985                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
986                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
987         }
988
989         return objp;
990 }
991
992 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
993                                                                 void *objp)
994 {
995         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
996                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
997
998         ac->entry[ac->avail++] = objp;
999 }
1000
1001 /*
1002  * Transfer objects in one arraycache to another.
1003  * Locking must be handled by the caller.
1004  *
1005  * Return the number of entries transferred.
1006  */
1007 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
1008                 struct array_cache *from, unsigned int max)
1009 {
1010         /* Figure out how many entries to transfer */
1011         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
1012
1013         if (!nr)
1014                 return 0;
1015
1016         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
1017                         sizeof(void *) *nr);
1018
1019         from->avail -= nr;
1020         to->avail += nr;
1021         return nr;
1022 }
1023
1024 #ifndef CONFIG_NUMA
1025
1026 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1027 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1028
1029 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1030 {
1031         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
1032 }
1033
1034 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1035 {
1036 }
1037
1038 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1039 {
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
1044                 gfp_t flags)
1045 {
1046         return NULL;
1047 }
1048
1049 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
1050                  gfp_t flags, int nodeid)
1051 {
1052         return NULL;
1053 }
1054
1055 #else   /* CONFIG_NUMA */
1056
1057 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1058 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1059
1060 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1061 {
1062         struct array_cache **ac_ptr;
1063         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1064         int i;
1065
1066         if (limit > 1)
1067                 limit = 12;
1068         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1069         if (ac_ptr) {
1070                 for_each_node(i) {
1071                         if (i == node || !node_online(i))
1072                                 continue;
1073                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1074                         if (!ac_ptr[i]) {
1075                                 for (i--; i >= 0; i--)
1076                                         kfree(ac_ptr[i]);
1077                                 kfree(ac_ptr);
1078                                 return NULL;
1079                         }
1080                 }
1081         }
1082         return ac_ptr;
1083 }
1084
1085 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1086 {
1087         int i;
1088
1089         if (!ac_ptr)
1090                 return;
1091         for_each_node(i)
1092             kfree(ac_ptr[i]);
1093         kfree(ac_ptr);
1094 }
1095
1096 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1097                                 struct array_cache *ac, int node)
1098 {
1099         struct kmem_cache_node *rl3 = cachep->node[node];
1100
1101         if (ac->avail) {
1102                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1103                 /*
1104                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1105                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1106                  * into the free lists and getting them back later.
1107                  */
1108                 if (rl3->shared)
1109                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1110
1111                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1112                 ac->avail = 0;
1113                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1114         }
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1119  */
1120 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *l3)
1121 {
1122         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1123
1124         if (l3->alien) {
1125                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1126
1127                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1128                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1129                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1130                 }
1131         }
1132 }
1133
1134 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1135                                 struct array_cache **alien)
1136 {
1137         int i = 0;
1138         struct array_cache *ac;
1139         unsigned long flags;
1140
1141         for_each_online_node(i) {
1142                 ac = alien[i];
1143                 if (ac) {
1144                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1145                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1146                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1147                 }
1148         }
1149 }
1150
1151 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1152 {
1153         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1154         int nodeid = slabp->nodeid;
1155         struct kmem_cache_node *l3;
1156         struct array_cache *alien = NULL;
1157         int node;
1158
1159         node = numa_mem_id();
1160
1161         /*
1162          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1163          * cache on this cpu.
1164          */
1165         if (likely(slabp->nodeid == node))
1166                 return 0;
1167
1168         l3 = cachep->node[node];
1169         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1170         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1171                 alien = l3->alien[nodeid];
1172                 spin_lock(&alien->lock);
1173                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1174                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1175                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1176                 }
1177                 ac_put_obj(cachep, alien, objp);
1178                 spin_unlock(&alien->lock);
1179         } else {
1180                 spin_lock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1181                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1182                 spin_unlock(&(cachep->node[nodeid])->list_lock);
1183         }
1184         return 1;
1185 }
1186 #endif
1187
1188 /*
1189  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
1190  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_list3
1191  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1192  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
1193  * already in use.
1194  *
1195  * Must hold slab_mutex.
1196  */
1197 static int init_cache_node_node(int node)
1198 {
1199         struct kmem_cache *cachep;
1200         struct kmem_cache_node *l3;
1201         const int memsize = sizeof(struct kmem_cache_node);
1202
1203         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1204                 /*
1205                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1206                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1207                  * node has not already allocated this
1208                  */
1209                 if (!cachep->node[node]) {
1210                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1211                         if (!l3)
1212                                 return -ENOMEM;
1213                         kmem_list3_init(l3);
1214                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1215                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1216
1217                         /*
1218                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1219                          * go.  slab_mutex is sufficient
1220                          * protection here.
1221                          */
1222                         cachep->node[node] = l3;
1223                 }
1224
1225                 spin_lock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1226                 cachep->node[node]->free_limit =
1227                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1228                         cachep->batchcount + cachep->num;
1229                 spin_unlock_irq(&cachep->node[node]->list_lock);
1230         }
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1235 {
1236         struct kmem_cache *cachep;
1237         struct kmem_cache_node *l3 = NULL;
1238         int node = cpu_to_mem(cpu);
1239         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1240
1241         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1242                 struct array_cache *nc;
1243                 struct array_cache *shared;
1244                 struct array_cache **alien;
1245
1246                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1247                 nc = cachep->array[cpu];
1248                 cachep->array[cpu] = NULL;
1249                 l3 = cachep->node[node];
1250
1251                 if (!l3)
1252                         goto free_array_cache;
1253
1254                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1255
1256                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1257                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1258                 if (nc)
1259                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1260
1261                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1262                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1263                         goto free_array_cache;
1264                 }
1265
1266                 shared = l3->shared;
1267                 if (shared) {
1268                         free_block(cachep, shared->entry,
1269                                    shared->avail, node);
1270                         l3->shared = NULL;
1271                 }
1272
1273                 alien = l3->alien;
1274                 l3->alien = NULL;
1275
1276                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1277
1278                 kfree(shared);
1279                 if (alien) {
1280                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1281                         free_alien_cache(alien);
1282                 }
1283 free_array_cache:
1284                 kfree(nc);
1285         }
1286         /*
1287          * In the previous loop, all the objects were freed to
1288          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1289          * shrink each nodelist to its limit.
1290          */
1291         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1292                 l3 = cachep->node[node];
1293                 if (!l3)
1294                         continue;
1295                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1296         }
1297 }
1298
1299 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1300 {
1301         struct kmem_cache *cachep;
1302         struct kmem_cache_node *l3 = NULL;
1303         int node = cpu_to_mem(cpu);
1304         int err;
1305
1306         /*
1307          * We need to do this right in the beginning since
1308          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1309          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1310          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1311          */
1312         err = init_cache_node_node(node);
1313         if (err < 0)
1314                 goto bad;
1315
1316         /*
1317          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1318          * array caches
1319          */
1320         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1321                 struct array_cache *nc;
1322                 struct array_cache *shared = NULL;
1323                 struct array_cache **alien = NULL;
1324
1325                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1326                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1327                 if (!nc)
1328                         goto bad;
1329                 if (cachep->shared) {
1330                         shared = alloc_arraycache(node,
1331                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1332                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1333                         if (!shared) {
1334                                 kfree(nc);
1335                                 goto bad;
1336                         }
1337                 }
1338                 if (use_alien_caches) {
1339                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1340                         if (!alien) {
1341                                 kfree(shared);
1342                                 kfree(nc);
1343                                 goto bad;
1344                         }
1345                 }
1346                 cachep->array[cpu] = nc;
1347                 l3 = cachep->node[node];
1348                 BUG_ON(!l3);
1349
1350                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1351                 if (!l3->shared) {
1352                         /*
1353                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1354                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1355                          */
1356                         l3->shared = shared;
1357                         shared = NULL;
1358                 }
1359 #ifdef CONFIG_NUMA
1360                 if (!l3->alien) {
1361                         l3->alien = alien;
1362                         alien = NULL;
1363                 }
1364 #endif
1365                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1366                 kfree(shared);
1367                 free_alien_cache(alien);
1368                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1369                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1370                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1371                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1372                         on_slab_lock_classes_node(cachep, node);
1373         }
1374         init_node_lock_keys(node);
1375
1376         return 0;
1377 bad:
1378         cpuup_canceled(cpu);
1379         return -ENOMEM;
1380 }
1381
1382 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1383                                     unsigned long action, void *hcpu)
1384 {
1385         long cpu = (long)hcpu;
1386         int err = 0;
1387
1388         switch (action) {
1389         case CPU_UP_PREPARE:
1390         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1391                 mutex_lock(&slab_mutex);
1392                 err = cpuup_prepare(cpu);
1393                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1394                 break;
1395         case CPU_ONLINE:
1396         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1397                 start_cpu_timer(cpu);
1398                 break;
1399 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1400         case CPU_DOWN_PREPARE:
1401         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1402                 /*
1403                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1404                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1405                  * anything expensive but will only modify reap_work
1406                  * and reschedule the timer.
1407                 */
1408                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1409                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1410                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1411                 break;
1412         case CPU_DOWN_FAILED:
1413         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1414                 start_cpu_timer(cpu);
1415                 break;
1416         case CPU_DEAD:
1417         case CPU_DEAD_FROZEN:
1418                 /*
1419                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1420                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1421                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1422                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1423                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1424                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1425                  */
1426                 /* fall through */
1427 #endif
1428         case CPU_UP_CANCELED:
1429         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1430                 mutex_lock(&slab_mutex);
1431                 cpuup_canceled(cpu);
1432                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1433                 break;
1434         }
1435         return notifier_from_errno(err);
1436 }
1437
1438 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1439         &cpuup_callback, NULL, 0
1440 };
1441
1442 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1443 /*
1444  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1445  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1446  * removed.
1447  *
1448  * Must hold slab_mutex.
1449  */
1450 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1451 {
1452         struct kmem_cache *cachep;
1453         int ret = 0;
1454
1455         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1456                 struct kmem_cache_node *l3;
1457
1458                 l3 = cachep->node[node];
1459                 if (!l3)
1460                         continue;
1461
1462                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1463
1464                 if (!list_empty(&l3->slabs_full) ||
1465                     !list_empty(&l3->slabs_partial)) {
1466                         ret = -EBUSY;
1467                         break;
1468                 }
1469         }
1470         return ret;
1471 }
1472
1473 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1474                                         unsigned long action, void *arg)
1475 {
1476         struct memory_notify *mnb = arg;
1477         int ret = 0;
1478         int nid;
1479
1480         nid = mnb->status_change_nid;
1481         if (nid < 0)
1482                 goto out;
1483
1484         switch (action) {
1485         case MEM_GOING_ONLINE:
1486                 mutex_lock(&slab_mutex);
1487                 ret = init_cache_node_node(nid);
1488                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1489                 break;
1490         case MEM_GOING_OFFLINE:
1491                 mutex_lock(&slab_mutex);
1492                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1493                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1494                 break;
1495         case MEM_ONLINE:
1496         case MEM_OFFLINE:
1497         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1498         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1499                 break;
1500         }
1501 out:
1502         return notifier_from_errno(ret);
1503 }
1504 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1505
1506 /*
1507  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1508  */
1509 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1510                                 int nodeid)
1511 {
1512         struct kmem_cache_node *ptr;
1513
1514         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1515         BUG_ON(!ptr);
1516
1517         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1518         /*
1519          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1520          */
1521         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1522
1523         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1524         cachep->node[nodeid] = ptr;
1525 }
1526
1527 /*
1528  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1529  * size of kmem_list3.
1530  */
1531 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1532 {
1533         int node;
1534
1535         for_each_online_node(node) {
1536                 cachep->node[node] = &initkmem_list3[index + node];
1537                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1538                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1539                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1540         }
1541 }
1542
1543 /*
1544  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1545  * the node pointer.
1546  */
1547 static void setup_node_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1548 {
1549         cachep->node = (struct kmem_cache_node **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1550 }
1551
1552 /*
1553  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1554  * before smp_init().
1555  */
1556 void __init kmem_cache_init(void)
1557 {
1558         int i;
1559
1560         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1561         setup_node_pointer(kmem_cache);
1562
1563         if (num_possible_nodes() == 1)
1564                 use_alien_caches = 0;
1565
1566         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1567                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1568
1569         set_up_list3s(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1570
1571         /*
1572          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1573          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1574          * not overridden on the command line.
1575          */
1576         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1577                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1578
1579         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1580          * from caches that do not exist yet:
1581          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1582          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1583          *    kmem_cache is statically allocated.
1584          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1585          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1586          *    array at the end of the bootstrap.
1587          * 2) Create the first kmalloc cache.
1588          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1589          *    An __init data area is used for the head array.
1590          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1591          *    head arrays.
1592          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1593          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1594          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for kmem_cache and
1595          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1596          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1597          */
1598
1599         /* 1) create the kmem_cache */
1600
1601         /*
1602          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1603          */
1604         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1605                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1606                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1607                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1608         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1609
1610         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1611
1612         /*
1613          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1614          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1615          * bug.
1616          */
1617
1618         kmalloc_caches[INDEX_AC] = create_kmalloc_cache("kmalloc-ac",
1619                                         kmalloc_size(INDEX_AC), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1620
1621         if (INDEX_AC != INDEX_L3)
1622                 kmalloc_caches[INDEX_L3] =
1623                         create_kmalloc_cache("kmalloc-l3",
1624                                 kmalloc_size(INDEX_L3), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1625
1626         slab_early_init = 0;
1627
1628         for (i = 1; i < PAGE_SHIFT + MAX_ORDER; i++) {
1629                 size_t cs_size = kmalloc_size(i);
1630
1631                 if (cs_size < KMALLOC_MIN_SIZE)
1632                         continue;
1633
1634                 if (!kmalloc_caches[i]) {
1635                         /*
1636                          * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1637                          * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1638                          * eliminates "false sharing".
1639                          * Note for systems short on memory removing the alignment will
1640                          * allow tighter packing of the smaller caches.
1641                          */
1642                         kmalloc_caches[i] = create_kmalloc_cache("kmalloc",
1643                                         cs_size, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1644                 }
1645
1646 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1647                 kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(
1648                         "kmalloc-dma", cs_size,
1649                         SLAB_CACHE_DMA|ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1650 #endif
1651         }
1652         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1653         {
1654                 struct array_cache *ptr;
1655
1656                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1657
1658                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1659                        sizeof(struct arraycache_init));
1660                 /*
1661                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1662                  */
1663                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1664
1665                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1666
1667                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1668
1669                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC])
1670                        != &initarray_generic.cache);
1671                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC]),
1672                        sizeof(struct arraycache_init));
1673                 /*
1674                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1675                  */
1676                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1677
1678                 kmalloc_caches[INDEX_AC]->array[smp_processor_id()] = ptr;
1679         }
1680         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1681         {
1682                 int nid;
1683
1684                 for_each_online_node(nid) {
1685                         init_list(kmem_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1686
1687                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_AC],
1688                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1689
1690                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1691                                 init_list(kmalloc_caches[INDEX_L3],
1692                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1693                         }
1694                 }
1695         }
1696
1697         slab_state = UP;
1698
1699         /* Create the proper names */
1700         for (i = 1; i < PAGE_SHIFT + MAX_ORDER; i++) {
1701                 char *s;
1702                 struct kmem_cache *c = kmalloc_caches[i];
1703
1704                 if (!c)
1705                         continue;
1706
1707                 s = kasprintf(GFP_NOWAIT, "kmalloc-%d", kmalloc_size(i));
1708
1709                 BUG_ON(!s);
1710                 c->name = s;
1711
1712 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1713                 c = kmalloc_dma_caches[i];
1714                 BUG_ON(!c);
1715                 s = kasprintf(GFP_NOWAIT, "dma-kmalloc-%d", kmalloc_size(i));
1716                 BUG_ON(!s);
1717                 c->name = s;
1718 #endif
1719         }
1720 }
1721
1722 void __init kmem_cache_init_late(void)
1723 {
1724         struct kmem_cache *cachep;
1725
1726         slab_state = UP;
1727
1728         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1729         mutex_lock(&slab_mutex);
1730         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1731                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1732                         BUG();
1733         mutex_unlock(&slab_mutex);
1734
1735         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1736         init_lock_keys();
1737
1738         /* Done! */
1739         slab_state = FULL;
1740
1741         /*
1742          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1743          * cpu_cache_get for all new cpus
1744          */
1745         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1746
1747 #ifdef CONFIG_NUMA
1748         /*
1749          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1750          * node.
1751          */
1752         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1753 #endif
1754
1755         /*
1756          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1757          * of the kernel is not yet operational.
1758          */
1759 }
1760
1761 static int __init cpucache_init(void)
1762 {
1763         int cpu;
1764
1765         /*
1766          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1767          */
1768         for_each_online_cpu(cpu)
1769                 start_cpu_timer(cpu);
1770
1771         /* Done! */
1772         slab_state = FULL;
1773         return 0;
1774 }
1775 __initcall(cpucache_init);
1776
1777 static noinline void
1778 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1779 {
1780         struct kmem_cache_node *l3;
1781         struct slab *slabp;
1782         unsigned long flags;
1783         int node;
1784
1785         printk(KERN_WARNING
1786                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1787                 nodeid, gfpflags);
1788         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1789                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1790
1791         for_each_online_node(node) {
1792                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1793                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1794
1795                 l3 = cachep->node[node];
1796                 if (!l3)
1797                         continue;
1798
1799                 spin_lock_irqsave(&l3->list_lock, flags);
1800                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
1801                         active_objs += cachep->num;
1802                         active_slabs++;
1803                 }
1804                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
1805                         active_objs += slabp->inuse;
1806                         active_slabs++;
1807                 }
1808                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list)
1809                         num_slabs++;
1810
1811                 free_objects += l3->free_objects;
1812                 spin_unlock_irqrestore(&l3->list_lock, flags);
1813
1814                 num_slabs += active_slabs;
1815                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1816                 printk(KERN_WARNING
1817                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1818                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1819                         free_objects);
1820         }
1821 }
1822
1823 /*
1824  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1825  *
1826  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1827  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1828  * would be relatively rare and ignorable.
1829  */
1830 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1831 {
1832         struct page *page;
1833         int nr_pages;
1834         int i;
1835
1836 #ifndef CONFIG_MMU
1837         /*
1838          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1839          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1840          */
1841         flags |= __GFP_COMP;
1842 #endif
1843
1844         flags |= cachep->allocflags;
1845         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1846                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1847
1848         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1849         if (!page) {
1850                 if (!(flags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1851                         slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1852                 return NULL;
1853         }
1854
1855         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1856         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1857                 pfmemalloc_active = true;
1858
1859         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1860         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1861                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1862                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1863         else
1864                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1865                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1866         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1867                 __SetPageSlab(page + i);
1868
1869                 if (page->pfmemalloc)
1870                         SetPageSlabPfmemalloc(page + i);
1871         }
1872         memcg_bind_pages(cachep, cachep->gfporder);
1873
1874         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1875                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1876
1877                 if (cachep->ctor)
1878                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1879                 else
1880                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1881         }
1882
1883         return page_address(page);
1884 }
1885
1886 /*
1887  * Interface to system's page release.
1888  */
1889 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1890 {
1891         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1892         struct page *page = virt_to_page(addr);
1893         const unsigned long nr_freed = i;
1894
1895         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1896
1897         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1898                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1899                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1900         else
1901                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1902                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1903         while (i--) {
1904                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1905                 __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1906                 __ClearPageSlab(page);
1907                 page++;
1908         }
1909
1910         memcg_release_pages(cachep, cachep->gfporder);
1911         if (current->reclaim_state)
1912                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1913         free_memcg_kmem_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1914 }
1915
1916 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1917 {
1918         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1919         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1920
1921         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1922         if (OFF_SLAB(cachep))
1923                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1924 }
1925
1926 #if DEBUG
1927
1928 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1929 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1930                             unsigned long caller)
1931 {
1932         int size = cachep->object_size;
1933
1934         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1935
1936         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1937                 return;
1938
1939         *addr++ = 0x12345678;
1940         *addr++ = caller;
1941         *addr++ = smp_processor_id();
1942         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1943         {
1944                 unsigned long *sptr = &caller;
1945                 unsigned long svalue;
1946
1947                 while (!kstack_end(sptr)) {
1948                         svalue = *sptr++;
1949                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1950                                 *addr++ = svalue;
1951                                 size -= sizeof(unsigned long);
1952                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1953                                         break;
1954                         }
1955                 }
1956
1957         }
1958         *addr++ = 0x87654321;
1959 }
1960 #endif
1961
1962 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1963 {
1964         int size = cachep->object_size;
1965         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1966
1967         memset(addr, val, size);
1968         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1969 }
1970
1971 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1972 {
1973         int i;
1974         unsigned char error = 0;
1975         int bad_count = 0;
1976
1977         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1978         for (i = 0; i < limit; i++) {
1979                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1980                         error = data[offset + i];
1981                         bad_count++;
1982                 }
1983         }
1984         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1985                         &data[offset], limit, 1);
1986
1987         if (bad_count == 1) {
1988                 error ^= POISON_FREE;
1989                 if (!(error & (error - 1))) {
1990                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1991                                         "bad RAM.\n");
1992 #ifdef CONFIG_X86
1993                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1994                                         "test tool.\n");
1995 #else
1996                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1997 #endif
1998                 }
1999         }
2000 }
2001 #endif
2002
2003 #if DEBUG
2004
2005 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
2006 {
2007         int i, size;
2008         char *realobj;
2009
2010         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2011                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
2012                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
2013                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
2014         }
2015
2016         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2017                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
2018                         *dbg_userword(cachep, objp));
2019                 print_symbol("(%s)",
2020                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
2021                 printk("\n");
2022         }
2023         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2024         size = cachep->object_size;
2025         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
2026                 int limit;
2027                 limit = 16;
2028                 if (i + limit > size)
2029                         limit = size - i;
2030                 dump_line(realobj, i, limit);
2031         }
2032 }
2033
2034 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
2035 {
2036         char *realobj;
2037         int size, i;
2038         int lines = 0;
2039
2040         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2041         size = cachep->object_size;
2042
2043         for (i = 0; i < size; i++) {
2044                 char exp = POISON_FREE;
2045                 if (i == size - 1)
2046                         exp = POISON_END;
2047                 if (realobj[i] != exp) {
2048                         int limit;
2049                         /* Mismatch ! */
2050                         /* Print header */
2051                         if (lines == 0) {
2052                                 printk(KERN_ERR
2053                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
2054                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
2055                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
2056                         }
2057                         /* Hexdump the affected line */
2058                         i = (i / 16) * 16;
2059                         limit = 16;
2060                         if (i + limit > size)
2061                                 limit = size - i;
2062                         dump_line(realobj, i, limit);
2063                         i += 16;
2064                         lines++;
2065                         /* Limit to 5 lines */
2066                         if (lines > 5)
2067                                 break;
2068                 }
2069         }
2070         if (lines != 0) {
2071                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
2072                  * exist:
2073                  */
2074                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
2075                 unsigned int objnr;
2076
2077                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2078                 if (objnr) {
2079                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
2080                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2081                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
2082                                realobj, size);
2083                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2084                 }
2085                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
2086                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
2087                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2088                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
2089                                realobj, size);
2090                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2091                 }
2092         }
2093 }
2094 #endif
2095
2096 #if DEBUG
2097 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2098 {
2099         int i;
2100         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2101                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2102
2103                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2104 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2105                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
2106                                         OFF_SLAB(cachep))
2107                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2108                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2109                         else
2110                                 check_poison_obj(cachep, objp);
2111 #else
2112                         check_poison_obj(cachep, objp);
2113 #endif
2114                 }
2115                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2116                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2117                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
2118                                            "was overwritten");
2119                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2120                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
2121                                            "was overwritten");
2122                 }
2123         }
2124 }
2125 #else
2126 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2127 {
2128 }
2129 #endif
2130
2131 /**
2132  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2133  * @cachep: cache pointer being destroyed
2134  * @slabp: slab pointer being destroyed
2135  *
2136  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2137  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2138  * cache-lock is not held/needed.
2139  */
2140 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2141 {
2142         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
2143
2144         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2145         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2146                 struct slab_rcu *slab_rcu;
2147
2148                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
2149                 slab_rcu->cachep = cachep;
2150                 slab_rcu->addr = addr;
2151                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
2152         } else {
2153                 kmem_freepages(cachep, addr);
2154                 if (OFF_SLAB(cachep))
2155                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2156         }
2157 }
2158
2159 /**
2160  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2161  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2162  * @size: size of objects to be created in this cache.
2163  * @align: required alignment for the objects.
2164  * @flags: slab allocation flags
2165  *
2166  * Also calculates the number of objects per slab.
2167  *
2168  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2169  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2170  * towards high-order requests, this should be changed.
2171  */
2172 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2173                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2174 {
2175         unsigned long offslab_limit;
2176         size_t left_over = 0;
2177         int gfporder;
2178
2179         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2180                 unsigned int num;
2181                 size_t remainder;
2182
2183                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2184                 if (!num)
2185                         continue;
2186
2187                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2188                         /*
2189                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2190                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2191                          * looping condition in cache_grow().
2192                          */
2193                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2194                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2195
2196                         if (num > offslab_limit)
2197                                 break;
2198                 }
2199
2200                 /* Found something acceptable - save it away */
2201                 cachep->num = num;
2202                 cachep->gfporder = gfporder;
2203                 left_over = remainder;
2204
2205                 /*
2206                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2207                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2208                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2209                  */
2210                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2211                         break;
2212
2213                 /*
2214                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2215                  * currently bad for the gfp()s.
2216                  */
2217                 if (gfporder >= slab_max_order)
2218                         break;
2219
2220                 /*
2221                  * Acceptable internal fragmentation?
2222                  */
2223                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2224                         break;
2225         }
2226         return left_over;
2227 }
2228
2229 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2230 {
2231         if (slab_state >= FULL)
2232                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2233
2234         if (slab_state == DOWN) {
2235                 /*
2236                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2237                  * The setup_list3s is taken care
2238                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2239                  */
2240                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2241                 slab_state = PARTIAL;
2242         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2243                 /*
2244                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2245                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2246                  * further caches will BUG().
2247                  */
2248                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2249
2250                 /*
2251                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2252                  * the second cache, then we need to set up all its list3s,
2253                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2254                  */
2255                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2256                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2257                         slab_state = PARTIAL_L3;
2258                 else
2259                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2260         } else {
2261                 /* Remaining boot caches */
2262                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2263                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2264
2265                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2266                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2267                         slab_state = PARTIAL_L3;
2268                 } else {
2269                         int node;
2270                         for_each_online_node(node) {
2271                                 cachep->node[node] =
2272                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node),
2273                                                 gfp, node);
2274                                 BUG_ON(!cachep->node[node]);
2275                                 kmem_list3_init(cachep->node[node]);
2276                         }
2277                 }
2278         }
2279         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
2280                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2281                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2282
2283         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2284         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2285         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2286         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2287         cachep->batchcount = 1;
2288         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2289         return 0;
2290 }
2291
2292 /**
2293  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2294  * @cachep: cache management descriptor
2295  * @flags: SLAB flags
2296  *
2297  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2298  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2299  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2300  *
2301  * The flags are
2302  *
2303  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2304  * to catch references to uninitialised memory.
2305  *
2306  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2307  * for buffer overruns.
2308  *
2309  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2310  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2311  * as davem.
2312  */
2313 int
2314 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2315 {
2316         size_t left_over, slab_size, ralign;
2317         gfp_t gfp;
2318         int err;
2319         size_t size = cachep->size;
2320
2321 #if DEBUG
2322 #if FORCED_DEBUG
2323         /*
2324          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2325          * large objects, if the increased size would increase the object size
2326          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2327          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2328          */
2329         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2330                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2331                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2332         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2333                 flags |= SLAB_POISON;
2334 #endif
2335         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2336                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2337 #endif
2338
2339         /*
2340          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2341          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2342          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2343          */
2344         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2345                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2346                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2347         }
2348
2349         /*
2350          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2351          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2352          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2353          */
2354         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2355                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2356
2357         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2358                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2359                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2360                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2361                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2362                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2363         }
2364
2365         /* 3) caller mandated alignment */
2366         if (ralign < cachep->align) {
2367                 ralign = cachep->align;
2368         }
2369         /* disable debug if necessary */
2370         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2371                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2372         /*
2373          * 4) Store it.
2374          */
2375         cachep->align = ralign;
2376
2377         if (slab_is_available())
2378                 gfp = GFP_KERNEL;
2379         else
2380                 gfp = GFP_NOWAIT;
2381
2382         setup_node_pointer(cachep);
2383 #if DEBUG
2384
2385         /*
2386          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2387          * into align above.
2388          */
2389         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2390                 /* add space for red zone words */
2391                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2392                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2393         }
2394         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2395                 /* user store requires one word storage behind the end of
2396                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2397                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2398                  */
2399                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2400                         size += REDZONE_ALIGN;
2401                 else
2402                         size += BYTES_PER_WORD;
2403         }
2404 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2405         if (size >= kmalloc_size(INDEX_L3 + 1)
2406             && cachep->object_size > cache_line_size() && ALIGN(size, align) < PAGE_SIZE) {
2407                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, align);
2408                 size = PAGE_SIZE;
2409         }
2410 #endif
2411 #endif
2412
2413         /*
2414          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2415          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2416          * it too early on. Always use on-slab management when
2417          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2418          */
2419         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2420             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2421                 /*
2422                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2423                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2424                  */
2425                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2426
2427         size = ALIGN(size, cachep->align);
2428
2429         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2430
2431         if (!cachep->num)
2432                 return -E2BIG;
2433
2434         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2435                           + sizeof(struct slab), cachep->align);
2436
2437         /*
2438          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2439          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2440          */
2441         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2442                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2443                 left_over -= slab_size;
2444         }
2445
2446         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2447                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2448                 slab_size =
2449                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2450
2451 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2452                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2453                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2454                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2455                  */
2456                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2457                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2458 #endif
2459         }
2460
2461         cachep->colour_off = cache_line_size();
2462         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2463         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2464                 cachep->colour_off = cachep->align;
2465         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2466         cachep->slab_size = slab_size;
2467         cachep->flags = flags;
2468         cachep->allocflags = 0;
2469         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2470                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2471         cachep->size = size;
2472         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2473
2474         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2475                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2476                 /*
2477                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2478                  * But since we go off slab only for object size greater than
2479                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2480                  * this should not happen at all.
2481                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2482                  */
2483                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2484         }
2485
2486         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2487         if (err) {
2488                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2489                 return err;
2490         }
2491
2492         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2493                 /*
2494                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2495                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2496                  */
2497                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2498
2499                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2500         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2501                 on_slab_lock_classes(cachep);
2502
2503         return 0;
2504 }
2505
2506 #if DEBUG
2507 static void check_irq_off(void)
2508 {
2509         BUG_ON(!irqs_disabled());
2510 }
2511
2512 static void check_irq_on(void)
2513 {
2514         BUG_ON(irqs_disabled());
2515 }
2516
2517 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2518 {
2519 #ifdef CONFIG_SMP
2520         check_irq_off();
2521         assert_spin_locked(&cachep->node[numa_mem_id()]->list_lock);
2522 #endif
2523 }
2524
2525 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2526 {
2527 #ifdef CONFIG_SMP
2528         check_irq_off();
2529         assert_spin_locked(&cachep->node[node]->list_lock);
2530 #endif
2531 }
2532
2533 #else
2534 #define check_irq_off() do { } while(0)
2535 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2536 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2537 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2538 #endif
2539
2540 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *l3,
2541                         struct array_cache *ac,
2542                         int force, int node);
2543
2544 static void do_drain(void *arg)
2545 {
2546         struct kmem_cache *cachep = arg;
2547         struct array_cache *ac;
2548         int node = numa_mem_id();
2549
2550         check_irq_off();
2551         ac = cpu_cache_get(cachep);
2552         spin_lock(&cachep->node[node]->list_lock);
2553         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2554         spin_unlock(&cachep->node[node]->list_lock);
2555         ac->avail = 0;
2556 }
2557
2558 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2559 {
2560         struct kmem_cache_node *l3;
2561         int node;
2562
2563         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2564         check_irq_on();
2565         for_each_online_node(node) {
2566                 l3 = cachep->node[node];
2567                 if (l3 && l3->alien)
2568                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2569         }
2570
2571         for_each_online_node(node) {
2572                 l3 = cachep->node[node];
2573                 if (l3)
2574                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2575         }
2576 }
2577
2578 /*
2579  * Remove slabs from the list of free slabs.
2580  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2581  *
2582  * Returns the actual number of slabs released.
2583  */
2584 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2585                         struct kmem_cache_node *l3, int tofree)
2586 {
2587         struct list_head *p;
2588         int nr_freed;
2589         struct slab *slabp;
2590
2591         nr_freed = 0;
2592         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2593
2594                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2595                 p = l3->slabs_free.prev;
2596                 if (p == &l3->slabs_free) {
2597                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2598                         goto out;
2599                 }
2600
2601                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2602 #if DEBUG
2603                 BUG_ON(slabp->inuse);
2604 #endif
2605                 list_del(&slabp->list);
2606                 /*
2607                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2608                  * to the cache.
2609                  */
2610                 l3->free_objects -= cache->num;
2611                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2612                 slab_destroy(cache, slabp);
2613                 nr_freed++;
2614         }
2615 out:
2616         return nr_freed;
2617 }
2618
2619 /* Called with slab_mutex held to protect against cpu hotplug */
2620 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2621 {
2622         int ret = 0, i = 0;
2623         struct kmem_cache_node *l3;
2624
2625         drain_cpu_caches(cachep);
2626
2627         check_irq_on();
2628         for_each_online_node(i) {
2629                 l3 = cachep->node[i];
2630                 if (!l3)
2631                         continue;
2632
2633                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2634
2635                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2636                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2637         }
2638         return (ret ? 1 : 0);
2639 }
2640
2641 /**
2642  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2643  * @cachep: The cache to shrink.
2644  *
2645  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2646  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2647  */
2648 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2649 {
2650         int ret;
2651         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2652
2653         get_online_cpus();
2654         mutex_lock(&slab_mutex);
2655         ret = __cache_shrink(cachep);
2656         mutex_unlock(&slab_mutex);
2657         put_online_cpus();
2658         return ret;
2659 }
2660 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2661
2662 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2663 {
2664         int i;
2665         struct kmem_cache_node *l3;
2666         int rc = __cache_shrink(cachep);
2667
2668         if (rc)
2669                 return rc;
2670
2671         for_each_online_cpu(i)
2672             kfree(cachep->array[i]);
2673
2674         /* NUMA: free the list3 structures */
2675         for_each_online_node(i) {
2676                 l3 = cachep->node[i];
2677                 if (l3) {
2678                         kfree(l3->shared);
2679                         free_alien_cache(l3->alien);
2680                         kfree(l3);
2681                 }
2682         }
2683         return 0;
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Get the memory for a slab management obj.
2688  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2689  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2690  * come from the same cache which is getting created because,
2691  * when we are searching for an appropriate cache for these
2692  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2693  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2694  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2695  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2696  */
2697 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2698                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2699                                    int nodeid)
2700 {
2701         struct slab *slabp;
2702
2703         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2704                 /* Slab management obj is off-slab. */
2705                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2706                                               local_flags, nodeid);
2707                 /*
2708                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2709                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2710                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2711                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2712                  */
2713                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2714                                    local_flags);
2715                 if (!slabp)
2716                         return NULL;
2717         } else {
2718                 slabp = objp + colour_off;
2719                 colour_off += cachep->slab_size;
2720         }
2721         slabp->inuse = 0;
2722         slabp->colouroff = colour_off;
2723         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2724         slabp->nodeid = nodeid;
2725         slabp->free = 0;
2726         return slabp;
2727 }
2728
2729 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2730 {
2731         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2732 }
2733
2734 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2735                             struct slab *slabp)
2736 {
2737         int i;
2738
2739         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2740                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2741 #if DEBUG
2742                 /* need to poison the objs? */
2743                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2744                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2745                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2746                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2747
2748                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2749                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2750                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2751                 }
2752                 /*
2753                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2754                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2755                  * They must also be threaded.
2756                  */
2757                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2758                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2759
2760                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2761                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2762                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2763                                            " end of an object");
2764                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2765                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2766                                            " start of an object");
2767                 }
2768                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2769                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2770                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2771                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2772 #else
2773                 if (cachep->ctor)
2774                         cachep->ctor(objp);
2775 #endif
2776                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2777         }
2778         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2779 }
2780
2781 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2782 {
2783         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2784                 if (flags & GFP_DMA)
2785                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2786                 else
2787                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2788         }
2789 }
2790
2791 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2792                                 int nodeid)
2793 {
2794         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2795         kmem_bufctl_t next;
2796
2797         slabp->inuse++;
2798         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2799 #if DEBUG
2800         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2801         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2802 #endif
2803         slabp->free = next;
2804
2805         return objp;
2806 }
2807
2808 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2809                                 void *objp, int nodeid)
2810 {
2811         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2812
2813 #if DEBUG
2814         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2815         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2816
2817         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2818                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2819                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2820                 BUG();
2821         }
2822 #endif
2823         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2824         slabp->free = objnr;
2825         slabp->inuse--;
2826 }
2827
2828 /*
2829  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2830  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2831  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2832  */
2833 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2834                            void *addr)
2835 {
2836         int nr_pages;
2837         struct page *page;
2838
2839         page = virt_to_page(addr);
2840
2841         nr_pages = 1;
2842         if (likely(!PageCompound(page)))
2843                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2844
2845         do {
2846                 page->slab_cache = cache;
2847                 page->slab_page = slab;
2848                 page++;
2849         } while (--nr_pages);
2850 }
2851
2852 /*
2853  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2854  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2855  */
2856 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2857                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2858 {
2859         struct slab *slabp;
2860         size_t offset;
2861         gfp_t local_flags;
2862         struct kmem_cache_node *l3;
2863
2864         /*
2865          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2866          * critical path in kmem_cache_alloc().
2867          */
2868         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2869         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2870
2871         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2872         check_irq_off();
2873         l3 = cachep->node[nodeid];
2874         spin_lock(&l3->list_lock);
2875
2876         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2877         offset = l3->colour_next;
2878         l3->colour_next++;
2879         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2880                 l3->colour_next = 0;
2881         spin_unlock(&l3->list_lock);
2882
2883         offset *= cachep->colour_off;
2884
2885         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2886                 local_irq_enable();
2887
2888         /*
2889          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2890          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2891          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2892          * will eventually be caught here (where it matters).
2893          */
2894         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2895
2896         /*
2897          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2898          * 'nodeid'.
2899          */
2900         if (!objp)
2901                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2902         if (!objp)
2903                 goto failed;
2904
2905         /* Get slab management. */
2906         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2907                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2908         if (!slabp)
2909                 goto opps1;
2910
2911         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2912
2913         cache_init_objs(cachep, slabp);
2914
2915         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2916                 local_irq_disable();
2917         check_irq_off();
2918         spin_lock(&l3->list_lock);
2919
2920         /* Make slab active. */
2921         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2922         STATS_INC_GROWN(cachep);
2923         l3->free_objects += cachep->num;
2924         spin_unlock(&l3->list_lock);
2925         return 1;
2926 opps1:
2927         kmem_freepages(cachep, objp);
2928 failed:
2929         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2930                 local_irq_disable();
2931         return 0;
2932 }
2933
2934 #if DEBUG
2935
2936 /*
2937  * Perform extra freeing checks:
2938  * - detect bad pointers.
2939  * - POISON/RED_ZONE checking
2940  */
2941 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2942 {
2943         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2944                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2945                        (unsigned long)objp);
2946                 BUG();
2947         }
2948 }
2949
2950 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2951 {
2952         unsigned long long redzone1, redzone2;
2953
2954         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2955         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2956
2957         /*
2958          * Redzone is ok.
2959          */
2960         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2961                 return;
2962
2963         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2964                 slab_error(cache, "double free detected");
2965         else
2966                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2967
2968         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2969                         obj, redzone1, redzone2);
2970 }
2971
2972 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2973                                    unsigned long caller)
2974 {
2975         struct page *page;
2976         unsigned int objnr;
2977         struct slab *slabp;
2978
2979         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2980
2981         objp -= obj_offset(cachep);
2982         kfree_debugcheck(objp);
2983         page = virt_to_head_page(objp);
2984
2985         slabp = page->slab_page;
2986
2987         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2988                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2989                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2990                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2991         }
2992         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2993                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2994
2995         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2996
2997         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2998         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2999
3000 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3001         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
3002 #endif
3003         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3004 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3005                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
3006                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
3007                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3008                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
3009                 } else {
3010                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3011                 }
3012 #else
3013                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3014 #endif
3015         }
3016         return objp;
3017 }
3018
3019 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
3020 {
3021         kmem_bufctl_t i;
3022         int entries = 0;
3023
3024         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
3025         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
3026                 entries++;
3027                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
3028                         goto bad;
3029         }
3030         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
3031 bad:
3032                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
3033                         "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Tainted(%s). Hexdump:\n",
3034                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse,
3035                         print_tainted());
3036                 print_hex_dump(KERN_ERR, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 1, slabp,
3037                         sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t),
3038                         1);
3039                 BUG();
3040         }
3041 }
3042 #else
3043 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
3044 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
3045 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
3046 #endif
3047
3048 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3049                                                         bool force_refill)
3050 {
3051         int batchcount;
3052         struct kmem_cache_node *l3;
3053         struct array_cache *ac;
3054         int node;
3055
3056         check_irq_off();
3057         node = numa_mem_id();
3058         if (unlikely(force_refill))
3059                 goto force_grow;
3060 retry:
3061         ac = cpu_cache_get(cachep);
3062         batchcount = ac->batchcount;
3063         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3064                 /*
3065                  * If there was little recent activity on this cache, then
3066                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3067                  * refill bouncing.
3068                  */
3069                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3070         }
3071         l3 = cachep->node[node];
3072
3073         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3074         spin_lock(&l3->list_lock);
3075
3076         /* See if we can refill from the shared array */
3077         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
3078                 l3->shared->touched = 1;
3079                 goto alloc_done;
3080         }
3081
3082         while (batchcount > 0) {
3083                 struct list_head *entry;
3084                 struct slab *slabp;
3085                 /* Get slab alloc is to come from. */
3086                 entry = l3->slabs_partial.next;
3087                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3088                         l3->free_touched = 1;
3089                         entry = l3->slabs_free.next;
3090                         if (entry == &l3->slabs_free)
3091                                 goto must_grow;
3092                 }
3093
3094                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3095                 check_slabp(cachep, slabp);
3096                 check_spinlock_acquired(cachep);
3097
3098                 /*
3099                  * The slab was either on partial or free list so
3100                  * there must be at least one object available for
3101                  * allocation.
3102                  */
3103                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3104
3105                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3106                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3107                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3108                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3109
3110                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, slabp,
3111                                                                         node));
3112                 }
3113                 check_slabp(cachep, slabp);
3114
3115                 /* move slabp to correct slabp list: */
3116                 list_del(&slabp->list);
3117                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3118                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3119                 else
3120                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3121         }
3122
3123 must_grow:
3124         l3->free_objects -= ac->avail;
3125 alloc_done:
3126         spin_unlock(&l3->list_lock);
3127
3128         if (unlikely(!ac->avail)) {
3129                 int x;
3130 force_grow:
3131                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3132
3133                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3134                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3135                 node = numa_mem_id();
3136
3137                 /* no objects in sight? abort */
3138                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3139                         return NULL;
3140
3141                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3142                         goto retry;
3143         }
3144         ac->touched = 1;
3145
3146         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3147 }
3148
3149 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3150                                                 gfp_t flags)
3151 {
3152         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3153 #if DEBUG
3154         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3155 #endif
3156 }
3157
3158 #if DEBUG
3159 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3160                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3161 {
3162         if (!objp)
3163                 return objp;
3164         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3165 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3166                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3167                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3168                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3169                 else
3170                         check_poison_obj(cachep, objp);
3171 #else
3172                 check_poison_obj(cachep, objp);
3173 #endif
3174                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3175         }
3176         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3177                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3178
3179         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3180                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3181                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3182                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3183                                                 " object was overwritten");
3184                         printk(KERN_ERR
3185                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3186                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3187                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3188                 }
3189                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3190                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3191         }
3192 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3193         {
3194                 struct slab *slabp;
3195                 unsigned objnr;
3196
3197                 slabp = virt_to_head_page(objp)->slab_page;
3198                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->size;
3199                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3200         }
3201 #endif
3202         objp += obj_offset(cachep);
3203         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3204                 cachep->ctor(objp);
3205         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3206             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3207                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3208                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3209         }
3210         return objp;
3211 }
3212 #else
3213 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3214 #endif
3215
3216 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3217 {
3218         if (cachep == kmem_cache)
3219                 return false;
3220
3221         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3222 }
3223
3224 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3225 {
3226         void *objp;
3227         struct array_cache *ac;
3228         bool force_refill = false;
3229
3230         check_irq_off();
3231
3232         ac = cpu_cache_get(cachep);
3233         if (likely(ac->avail)) {
3234                 ac->touched = 1;
3235                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3236
3237                 /*
3238                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3239                  * by the current flags
3240                  */
3241                 if (objp) {
3242                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3243                         goto out;
3244                 }
3245                 force_refill = true;
3246         }
3247
3248         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3249         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3250         /*
3251          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3252          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3253          */
3254         ac = cpu_cache_get(cachep);
3255
3256 out:
3257         /*
3258          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3259          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3260          * treat the array pointers as a reference to the object.
3261          */
3262         if (objp)
3263                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3264         return objp;
3265 }
3266
3267 #ifdef CONFIG_NUMA
3268 /*
3269  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3270  *
3271  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3272  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3273  */
3274 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3275 {
3276         int nid_alloc, nid_here;
3277
3278         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3279                 return NULL;
3280         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3281         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3282                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3283         else if (current->mempolicy)
3284                 nid_alloc = slab_node();
3285         if (nid_alloc != nid_here)
3286                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3287         return NULL;
3288 }
3289
3290 /*
3291  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3292  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3293  * available node for available objects. If that fails then we
3294  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3295  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3296  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3297  */
3298 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3299 {
3300         struct zonelist *zonelist;
3301         gfp_t local_flags;
3302         struct zoneref *z;
3303         struct zone *zone;
3304         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3305         void *obj = NULL;
3306         int nid;
3307         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3308
3309         if (flags & __GFP_THISNODE)
3310                 return NULL;
3311
3312         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3313
3314 retry_cpuset:
3315         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3316         zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
3317
3318 retry:
3319         /*
3320          * Look through allowed nodes for objects available
3321          * from existing per node queues.
3322          */
3323         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3324                 nid = zone_to_nid(zone);
3325
3326                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3327                         cache->node[nid] &&
3328                         cache->node[nid]->free_objects) {
3329                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3330                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3331                                 if (obj)
3332                                         break;
3333                 }
3334         }
3335
3336         if (!obj) {
3337                 /*
3338                  * This allocation will be performed within the constraints
3339                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3340                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3341                  * set and go into memory reserves if necessary.
3342                  */
3343                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3344                         local_irq_enable();
3345                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3346                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3347                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3348                         local_irq_disable();
3349                 if (obj) {
3350                         /*
3351                          * Insert into the appropriate per node queues
3352                          */
3353                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3354                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3355                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3356                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3357                                 if (!obj)
3358                                         /*
3359                                          * Another processor may allocate the
3360                                          * objects in the slab since we are
3361                                          * not holding any locks.
3362                                          */
3363                                         goto retry;
3364                         } else {
3365                                 /* cache_grow already freed obj */
3366                                 obj = NULL;
3367                         }
3368                 }
3369         }
3370
3371         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !obj))
3372                 goto retry_cpuset;
3373         return obj;
3374 }
3375
3376 /*
3377  * A interface to enable slab creation on nodeid
3378  */
3379 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3380                                 int nodeid)
3381 {
3382         struct list_head *entry;
3383         struct slab *slabp;
3384         struct kmem_cache_node *l3;
3385         void *obj;
3386         int x;
3387
3388         l3 = cachep->node[nodeid];
3389         BUG_ON(!l3);
3390
3391 retry:
3392         check_irq_off();
3393         spin_lock(&l3->list_lock);
3394         entry = l3->slabs_partial.next;
3395         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3396                 l3->free_touched = 1;
3397                 entry = l3->slabs_free.next;
3398                 if (entry == &l3->slabs_free)
3399                         goto must_grow;
3400         }
3401
3402         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3403         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3404         check_slabp(cachep, slabp);
3405
3406         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3407         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3408         STATS_SET_HIGH(cachep);
3409
3410         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3411
3412         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3413         check_slabp(cachep, slabp);
3414         l3->free_objects--;
3415         /* move slabp to correct slabp list: */
3416         list_del(&slabp->list);
3417
3418         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3419                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3420         else
3421                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3422
3423         spin_unlock(&l3->list_lock);
3424         goto done;
3425
3426 must_grow:
3427         spin_unlock(&l3->list_lock);
3428         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3429         if (x)
3430                 goto retry;
3431
3432         return fallback_alloc(cachep, flags);
3433
3434 done:
3435         return obj;
3436 }
3437
3438 /**
3439  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3440  * @cachep: The cache to allocate from.
3441  * @flags: See kmalloc().
3442  * @nodeid: node number of the target node.
3443  * @caller: return address of caller, used for debug information
3444  *
3445  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3446  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3447  *
3448  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3449  */
3450 static __always_inline void *
3451 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3452                    unsigned long caller)
3453 {
3454         unsigned long save_flags;
3455         void *ptr;
3456         int slab_node = numa_mem_id();
3457
3458         flags &= gfp_allowed_mask;
3459
3460         lockdep_trace_alloc(flags);
3461
3462         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3463                 return NULL;
3464
3465         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3466
3467         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3468         local_irq_save(save_flags);
3469
3470         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3471                 nodeid = slab_node;
3472
3473         if (unlikely(!cachep->node[nodeid])) {
3474                 /* Node not bootstrapped yet */
3475                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3476                 goto out;
3477         }
3478
3479         if (nodeid == slab_node) {
3480                 /*
3481                  * Use the locally cached objects if possible.
3482                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3483                  * to other nodes. It may fail while we still have
3484                  * objects on other nodes available.
3485                  */
3486                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3487                 if (ptr)
3488                         goto out;
3489         }
3490         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3491         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3492   out:
3493         local_irq_restore(save_flags);
3494         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3495         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3496                                  flags);
3497
3498         if (likely(ptr))
3499                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3500
3501         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3502                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3503
3504         return ptr;
3505 }
3506
3507 static __always_inline void *
3508 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3509 {
3510         void *objp;
3511
3512         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3513                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3514                 if (objp)
3515                         goto out;
3516         }
3517         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3518
3519         /*
3520          * We may just have run out of memory on the local node.
3521          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3522          */
3523         if (!objp)
3524                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3525
3526   out:
3527         return objp;
3528 }
3529 #else
3530
3531 static __always_inline void *
3532 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3533 {
3534         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3535 }
3536
3537 #endif /* CONFIG_NUMA */
3538
3539 static __always_inline void *
3540 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3541 {
3542         unsigned long save_flags;
3543         void *objp;
3544
3545         flags &= gfp_allowed_mask;
3546
3547         lockdep_trace_alloc(flags);
3548
3549         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3550                 return NULL;
3551
3552         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3553
3554         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3555         local_irq_save(save_flags);
3556         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3557         local_irq_restore(save_flags);
3558         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3559         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3560                                  flags);
3561         prefetchw(objp);
3562
3563         if (likely(objp))
3564                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3565
3566         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3567                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3568
3569         return objp;
3570 }
3571
3572 /*
3573  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3574  */
3575 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3576                        int node)
3577 {
3578         int i;
3579         struct kmem_cache_node *l3;
3580
3581         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3582                 void *objp;
3583                 struct slab *slabp;
3584
3585                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3586                 objp = objpp[i];
3587
3588                 slabp = virt_to_slab(objp);
3589                 l3 = cachep->node[node];
3590                 list_del(&slabp->list);
3591                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3592                 check_slabp(cachep, slabp);
3593                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3594                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3595                 l3->free_objects++;
3596                 check_slabp(cachep, slabp);
3597
3598                 /* fixup slab chains */
3599                 if (slabp->inuse == 0) {
3600                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3601                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3602                                 /* No need to drop any previously held
3603                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3604                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3605                                  * a different cache, refer to comments before
3606                                  * alloc_slabmgmt.
3607                                  */
3608                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3609                         } else {
3610                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3611                         }
3612                 } else {
3613                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3614                          * partial list on free - maximum time for the
3615                          * other objects to be freed, too.
3616                          */
3617                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3618                 }
3619         }
3620 }
3621
3622 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3623 {
3624         int batchcount;
3625         struct kmem_cache_node *l3;
3626         int node = numa_mem_id();
3627
3628         batchcount = ac->batchcount;
3629 #if DEBUG
3630         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3631 #endif
3632         check_irq_off();
3633         l3 = cachep->node[node];
3634         spin_lock(&l3->list_lock);
3635         if (l3->shared) {
3636                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3637                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3638                 if (max) {
3639                         if (batchcount > max)
3640                                 batchcount = max;
3641                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3642                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3643                         shared_array->avail += batchcount;
3644                         goto free_done;
3645                 }
3646         }
3647
3648         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3649 free_done:
3650 #if STATS
3651         {
3652                 int i = 0;
3653                 struct list_head *p;
3654
3655                 p = l3->slabs_free.next;
3656                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3657                         struct slab *slabp;
3658
3659                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3660                         BUG_ON(slabp->inuse);
3661
3662                         i++;
3663                         p = p->next;
3664                 }
3665                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3666         }
3667 #endif
3668         spin_unlock(&l3->list_lock);
3669         ac->avail -= batchcount;
3670         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3671 }
3672
3673 /*
3674  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3675  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3676  */
3677 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3678                                 unsigned long caller)
3679 {
3680         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3681
3682         check_irq_off();
3683         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3684         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3685
3686         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3687
3688         /*
3689          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3690          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3691          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3692          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3693          * the cache.
3694          */
3695         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3696                 return;
3697
3698         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3699                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3700         } else {
3701                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3702                 cache_flusharray(cachep, ac);
3703         }
3704
3705         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3706 }
3707
3708 /**
3709  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3710  * @cachep: The cache to allocate from.
3711  * @flags: See kmalloc().
3712  *
3713  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3714  * if the cache has no available objects.
3715  */
3716 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3717 {
3718         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3719
3720         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3721                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3722
3723         return ret;
3724 }
3725 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3726
3727 #ifdef CONFIG_TRACING
3728 void *
3729 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3730 {
3731         void *ret;
3732
3733         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3734
3735         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3736                       size, cachep->size, flags);
3737         return ret;
3738 }
3739 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3740 #endif
3741
3742 #ifdef CONFIG_NUMA
3743 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3744 {
3745         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3746
3747         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3748                                     cachep->object_size, cachep->size,
3749                                     flags, nodeid);
3750
3751         return ret;
3752 }
3753 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3754
3755 #ifdef CONFIG_TRACING
3756 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3757                                   gfp_t flags,
3758                                   int nodeid,
3759                                   size_t size)
3760 {
3761         void *ret;
3762
3763         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3764
3765         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3766                            size, cachep->size,
3767                            flags, nodeid);
3768         return ret;
3769 }
3770 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3771 #endif
3772
3773 static __always_inline void *
3774 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3775 {
3776         struct kmem_cache *cachep;
3777
3778         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3779         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3780                 return cachep;
3781         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3782 }
3783
3784 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3785 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3786 {
3787         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3788 }
3789 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3790
3791 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3792                 int node, unsigned long caller)
3793 {
3794         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3797 #else
3798 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3799 {
3800         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3801 }
3802 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3803 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3804 #endif /* CONFIG_NUMA */
3805
3806 /**
3807  * __do_kmalloc - allocate memory
3808  * @size: how many bytes of memory are required.
3809  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3810  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3811  */
3812 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3813                                           unsigned long caller)
3814 {
3815         struct kmem_cache *cachep;
3816         void *ret;
3817
3818         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3819          * __ with kmem_.
3820          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3821          * functions.
3822          */
3823         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3824         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3825                 return cachep;
3826         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3827
3828         trace_kmalloc(caller, ret,
3829                       size, cachep->size, flags);
3830
3831         return ret;
3832 }
3833
3834
3835 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3836 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3837 {
3838         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3839 }
3840 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3841
3842 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3843 {
3844         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3845 }
3846 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3847
3848 #else
3849 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3850 {
3851         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3852 }
3853 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3854 #endif
3855
3856 /**
3857  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3858  * @cachep: The cache the allocation was from.
3859  * @objp: The previously allocated object.
3860  *
3861  * Free an object which was previously allocated from this
3862  * cache.
3863  */
3864 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3865 {
3866         unsigned long flags;
3867         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3868         if (!cachep)
3869                 return;
3870
3871         local_irq_save(flags);
3872         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3873         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3874                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3875         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3876         local_irq_restore(flags);
3877
3878         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3879 }
3880 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3881
3882 /**
3883  * kfree - free previously allocated memory
3884  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3885  *
3886  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3887  *
3888  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3889  * or you will run into trouble.
3890  */
3891 void kfree(const void *objp)
3892 {
3893         struct kmem_cache *c;
3894         unsigned long flags;
3895
3896         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3897
3898         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3899                 return;
3900         local_irq_save(flags);
3901         kfree_debugcheck(objp);
3902         c = virt_to_cache(objp);
3903         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3904
3905         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3906         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3907         local_irq_restore(flags);
3908 }
3909 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3910
3911 /*
3912  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3913  */
3914 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3915 {
3916         int node;
3917         struct kmem_cache_node *l3;
3918         struct array_cache *new_shared;
3919         struct array_cache **new_alien = NULL;
3920
3921         for_each_online_node(node) {
3922
3923                 if (use_alien_caches) {
3924                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3925                         if (!new_alien)
3926                                 goto fail;
3927                 }
3928
3929                 new_shared = NULL;
3930                 if (cachep->shared) {
3931                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3932                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3933                                         0xbaadf00d, gfp);
3934                         if (!new_shared) {
3935                                 free_alien_cache(new_alien);
3936                                 goto fail;
3937                         }
3938                 }
3939
3940                 l3 = cachep->node[node];
3941                 if (l3) {
3942                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3943
3944                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3945
3946                         if (shared)
3947                                 free_block(cachep, shared->entry,
3948                                                 shared->avail, node);
3949
3950                         l3->shared = new_shared;
3951                         if (!l3->alien) {
3952                                 l3->alien = new_alien;
3953                                 new_alien = NULL;
3954                         }
3955                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3956                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3957                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3958                         kfree(shared);
3959                         free_alien_cache(new_alien);
3960                         continue;
3961                 }
3962                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
3963                 if (!l3) {
3964                         free_alien_cache(new_alien);
3965                         kfree(new_shared);
3966                         goto fail;
3967                 }
3968
3969                 kmem_list3_init(l3);
3970                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3971                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3972                 l3->shared = new_shared;
3973                 l3->alien = new_alien;
3974                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3975                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3976                 cachep->node[node] = l3;
3977         }
3978         return 0;
3979
3980 fail:
3981         if (!cachep->list.next) {
3982                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3983                 node--;
3984                 while (node >= 0) {
3985                         if (cachep->node[node]) {
3986                                 l3 = cachep->node[node];
3987
3988                                 kfree(l3->shared);
3989                                 free_alien_cache(l3->alien);
3990                                 kfree(l3);
3991                                 cachep->node[node] = NULL;
3992                         }
3993                         node--;
3994                 }
3995         }
3996         return -ENOMEM;
3997 }
3998
3999 struct ccupdate_struct {
4000         struct kmem_cache *cachep;
4001         struct array_cache *new[0];
4002 };
4003
4004 static void do_ccupdate_local(void *info)
4005 {
4006         struct ccupdate_struct *new = info;
4007         struct array_cache *old;
4008
4009         check_irq_off();
4010         old = cpu_cache_get(new->cachep);
4011
4012         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
4013         new->new[smp_processor_id()] = old;
4014 }
4015
4016 /* Always called with the slab_mutex held */
4017 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4018                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4019 {
4020         struct ccupdate_struct *new;
4021         int i;
4022
4023         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
4024                       gfp);
4025         if (!new)
4026                 return -ENOMEM;
4027
4028         for_each_online_cpu(i) {
4029                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
4030                                                 batchcount, gfp);
4031                 if (!new->new[i]) {
4032                         for (i--; i >= 0; i--)
4033                                 kfree(new->new[i]);
4034                         kfree(new);
4035                         return -ENOMEM;
4036                 }
4037         }
4038         new->cachep = cachep;
4039
4040         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
4041
4042         check_irq_on();
4043         cachep->batchcount = batchcount;
4044         cachep->limit = limit;
4045         cachep->shared = shared;
4046
4047         for_each_online_cpu(i) {
4048                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4049                 if (!ccold)
4050                         continue;
4051                 spin_lock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4052                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
4053                 spin_unlock_irq(&cachep->node[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4054                 kfree(ccold);
4055         }
4056         kfree(new);
4057         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
4058 }
4059
4060 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4061                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4062 {
4063         int ret;
4064         struct kmem_cache *c = NULL;
4065         int i = 0;
4066
4067         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4068
4069         if (slab_state < FULL)
4070                 return ret;
4071
4072         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
4073                 return ret;
4074
4075         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
4076         for_each_memcg_cache_index(i) {
4077                 c = cache_from_memcg(cachep, i);
4078                 if (c)
4079                         /* return value determined by the parent cache only */
4080                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
4081         }
4082
4083         return ret;
4084 }
4085
4086 /* Called with slab_mutex held always */
4087 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4088 {
4089         int err;
4090         int limit = 0;
4091         int shared = 0;
4092         int batchcount = 0;
4093
4094         if (!is_root_cache(cachep)) {
4095                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
4096                 limit = root->limit;
4097                 shared = root->shared;
4098                 batchcount = root->batchcount;
4099         }
4100
4101         if (limit && shared && batchcount)
4102                 goto skip_setup;
4103         /*
4104          * The head array serves three purposes:
4105          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4106          * - reduce the number of spinlock operations.
4107          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4108          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4109          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4110          * Bonwick.
4111          */
4112         if (cachep->size > 131072)
4113                 limit = 1;
4114         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
4115                 limit = 8;
4116         else if (cachep->size > 1024)
4117                 limit = 24;
4118         else if (cachep->size > 256)
4119                 limit = 54;
4120         else
4121                 limit = 120;
4122
4123         /*
4124          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4125          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4126          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4127          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4128          * replaces Bonwick's magazine layer.
4129          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4130          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4131          */
4132         shared = 0;
4133         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4134                 shared = 8;
4135
4136 #if DEBUG
4137         /*
4138          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4139          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4140          */
4141         if (limit > 32)
4142                 limit = 32;
4143 #endif
4144         batchcount = (limit + 1) / 2;
4145 skip_setup:
4146         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4147         if (err)
4148                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4149                        cachep->name, -err);
4150         return err;
4151 }
4152
4153 /*
4154  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4155  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4156  * if drain_array() is used on the shared array.
4157  */
4158 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *l3,
4159                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4160 {
4161         int tofree;
4162
4163         if (!ac || !ac->avail)
4164                 return;
4165         if (ac->touched && !force) {
4166                 ac->touched = 0;
4167         } else {
4168                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4169                 if (ac->avail) {
4170                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4171                         if (tofree > ac->avail)
4172                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4173                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4174                         ac->avail -= tofree;
4175                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4176                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4177                 }
4178                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4179         }
4180 }
4181
4182 /**
4183  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4184  * @w: work descriptor
4185  *
4186  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4187  * Purpose:
4188  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4189  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4190  *
4191  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4192  * again on the next iteration.
4193  */
4194 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4195 {
4196         struct kmem_cache *searchp;
4197         struct kmem_cache_node *l3;
4198         int node = numa_mem_id();
4199         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4200
4201         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4202                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4203                 goto out;
4204
4205         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4206                 check_irq_on();
4207
4208                 /*
4209                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4210                  * have established with reasonable certainty that
4211                  * we can do some work if the lock was obtained.
4212                  */
4213                 l3 = searchp->node[node];
4214
4215                 reap_alien(searchp, l3);
4216
4217                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4218
4219                 /*
4220                  * These are racy checks but it does not matter
4221                  * if we skip one check or scan twice.
4222                  */
4223                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4224                         goto next;
4225
4226                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4227
4228                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4229
4230                 if (l3->free_touched)
4231                         l3->free_touched = 0;
4232                 else {
4233                         int freed;
4234
4235                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4236                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4237                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4238                 }
4239 next:
4240                 cond_resched();
4241         }
4242         check_irq_on();
4243         mutex_unlock(&slab_mutex);
4244         next_reap_node();
4245 out:
4246         /* Set up the next iteration */
4247         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4248 }
4249
4250 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4251 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4252 {
4253         struct slab *slabp;
4254         unsigned long active_objs;
4255         unsigned long num_objs;
4256         unsigned long active_slabs = 0;
4257         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4258         const char *name;
4259         char *error = NULL;
4260         int node;
4261         struct kmem_cache_node *l3;
4262
4263         active_objs = 0;
4264         num_slabs = 0;
4265         for_each_online_node(node) {
4266                 l3 = cachep->node[node];
4267                 if (!l3)
4268                         continue;
4269
4270                 check_irq_on();
4271                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4272
4273                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4274                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4275                                 error = "slabs_full accounting error";
4276                         active_objs += cachep->num;
4277                         active_slabs++;
4278                 }
4279                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4280                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4281                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4282                         if (!slabp->inuse && !error)
4283                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4284                         active_objs += slabp->inuse;
4285                         active_slabs++;
4286                 }
4287                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4288                         if (slabp->inuse && !error)
4289                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4290                         num_slabs++;
4291                 }
4292                 free_objects += l3->free_objects;
4293                 if (l3->shared)
4294                         shared_avail += l3->shared->avail;
4295
4296                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4297         }
4298         num_slabs += active_slabs;
4299         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4300         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4301                 error = "free_objects accounting error";
4302
4303         name = cachep->name;
4304         if (error)
4305                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4306
4307         sinfo->active_objs = active_objs;
4308         sinfo->num_objs = num_objs;
4309         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4310         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4311         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4312         sinfo->limit = cachep->limit;
4313         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4314         sinfo->shared = cachep->shared;
4315         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4316         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4317 }
4318
4319 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4320 {
4321 #if STATS
4322         {                       /* list3 stats */
4323                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4324                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4325                 unsigned long grown = cachep->grown;
4326                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4327                 unsigned long errors = cachep->errors;
4328                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4329                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4330                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4331                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4332
4333                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4334                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4335                            allocs, high, grown,
4336                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4337                            node_frees, overflows);
4338         }
4339         /* cpu stats */
4340         {
4341                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4342                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4343                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4344                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4345
4346                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4347                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4348         }
4349 #endif
4350 }
4351
4352 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4353 /**
4354  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4355  * @file: unused
4356  * @buffer: user buffer
4357  * @count: data length
4358  * @ppos: unused
4359  */
4360 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4361                        size_t count, loff_t *ppos)
4362 {
4363         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4364         int limit, batchcount, shared, res;
4365         struct kmem_cache *cachep;
4366
4367         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4368                 return -EINVAL;
4369         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4370                 return -EFAULT;
4371         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4372
4373         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4374         if (!tmp)
4375                 return -EINVAL;
4376         *tmp = '\0';
4377         tmp++;
4378         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4379                 return -EINVAL;
4380
4381         /* Find the cache in the chain of caches. */
4382         mutex_lock(&slab_mutex);
4383         res = -EINVAL;
4384         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4385                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4386                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4387                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4388                                 res = 0;
4389                         } else {
4390                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4391                                                        batchcount, shared,
4392                                                        GFP_KERNEL);
4393                         }
4394                         break;
4395                 }
4396         }
4397         mutex_unlock(&slab_mutex);
4398         if (res >= 0)
4399                 res = count;
4400         return res;
4401 }
4402
4403 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4404
4405 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4406 {
4407         mutex_lock(&slab_mutex);
4408         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4409 }
4410
4411 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4412 {
4413         unsigned long *p;
4414         int l;
4415         if (!v)
4416                 return 1;
4417         l = n[1];
4418         p = n + 2;
4419         while (l) {
4420                 int i = l/2;
4421                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4422                 if (*q == v) {
4423                         q[1]++;
4424                         return 1;
4425                 }
4426                 if (*q > v) {
4427                         l = i;
4428                 } else {
4429                         p = q + 2;
4430                         l -= i + 1;
4431                 }
4432         }
4433         if (++n[1] == n[0])
4434                 return 0;
4435         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4436         p[0] = v;
4437         p[1] = 1;
4438         return 1;
4439 }
4440
4441 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4442 {
4443         void *p;
4444         int i;
4445         if (n[0] == n[1])
4446                 return;
4447         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4448                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4449                         continue;
4450                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4451                         return;
4452         }
4453 }
4454
4455 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4456 {
4457 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4458         unsigned long offset, size;
4459         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4460
4461         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4462                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4463                 if (modname[0])
4464                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4465                 return;
4466         }
4467 #endif
4468         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4469 }
4470
4471 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4472 {
4473         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4474         struct slab *slabp;
4475         struct kmem_cache_node *l3;
4476         const char *name;
4477         unsigned long *n = m->private;
4478         int node;
4479         int i;
4480
4481         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4482                 return 0;
4483         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4484                 return 0;
4485
4486         /* OK, we can do it */
4487
4488         n[1] = 0;
4489
4490         for_each_online_node(node) {
4491                 l3 = cachep->node[node];
4492                 if (!l3)
4493                         continue;
4494
4495                 check_irq_on();
4496                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4497
4498                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4499                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4500                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4501                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4502                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4503         }
4504         name = cachep->name;
4505         if (n[0] == n[1]) {
4506                 /* Increase the buffer size */
4507                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4508                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4509                 if (!m->private) {
4510                         /* Too bad, we are really out */
4511                         m->private = n;
4512                         mutex_lock(&slab_mutex);
4513                         return -ENOMEM;
4514                 }
4515                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4516                 kfree(n);
4517                 mutex_lock(&slab_mutex);
4518                 /* Now make sure this entry will be retried */
4519                 m->count = m->size;
4520                 return 0;
4521         }
4522         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4523                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4524                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4525                 seq_putc(m, '\n');
4526         }
4527
4528         return 0;
4529 }
4530
4531 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4532 {
4533         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4534 }
4535
4536 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4537 {
4538         mutex_unlock(&slab_mutex);
4539 }
4540
4541 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4542         .start = leaks_start,
4543         .next = s_next,
4544         .stop = s_stop,
4545         .show = leaks_show,
4546 };
4547
4548 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4549 {
4550         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4551         int ret = -ENOMEM;
4552         if (n) {
4553                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4554                 if (!ret) {
4555                         struct seq_file *m = file->private_data;
4556                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4557                         m->private = n;
4558                         n = NULL;
4559                 }
4560                 kfree(n);
4561         }
4562         return ret;
4563 }
4564
4565 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4566         .open           = slabstats_open,
4567         .read           = seq_read,
4568         .llseek         = seq_lseek,
4569         .release        = seq_release_private,
4570 };
4571 #endif
4572
4573 static int __init slab_proc_init(void)
4574 {
4575 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4576         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4577 #endif
4578         return 0;
4579 }
4580 module_init(slab_proc_init);
4581 #endif
4582
4583 /**
4584  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4585  * @objp: Pointer to the object
4586  *
4587  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4588  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4589  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4590  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4591  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4592  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4593  * must not be freed during the duration of the call.
4594  */
4595 size_t ksize(const void *objp)
4596 {
4597         BUG_ON(!objp);
4598         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4599                 return 0;
4600
4601         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4602 }
4603 EXPORT_SYMBOL(ksize);