fd1e4c4c13976e4552ace8316f82eafd01f577a3
[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 intializations 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 'cache_chain_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/config.h>
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/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/nodemask.h>
108 #include        <linux/mempolicy.h>
109 #include        <linux/mutex.h>
110 #include        <linux/rtmutex.h>
111
112 #include        <asm/uaccess.h>
113 #include        <asm/cacheflush.h>
114 #include        <asm/tlbflush.h>
115 #include        <asm/page.h>
116
117 /*
118  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
119  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
120  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
121  *
122  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
123  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
124  *
125  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
126  */
127
128 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
129 #define DEBUG           1
130 #define STATS           1
131 #define FORCED_DEBUG    1
132 #else
133 #define DEBUG           0
134 #define STATS           0
135 #define FORCED_DEBUG    0
136 #endif
137
138 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
139 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
140
141 #ifndef cache_line_size
142 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
143 #endif
144
145 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
146 /*
147  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
148  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
149  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
150  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
151  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
152  * Note that this flag disables some debug features.
153  */
154 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
155 #endif
156
157 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
158 /*
159  * Enforce a minimum alignment for all caches.
160  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
161  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
162  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
163  * some debug features.
164  */
165 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
166 #endif
167
168 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
169 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
170 #endif
171
172 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
173 #if DEBUG
174 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
175                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
176                          SLAB_CACHE_DMA | \
177                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
178                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
179                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
180 #else
181 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
182                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
183                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
184                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD)
185 #endif
186
187 /*
188  * kmem_bufctl_t:
189  *
190  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
191  * linked offsets.
192  *
193  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
194  * slab an object belongs to.
195  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
196  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
197  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
198  * that does not use off-slab slabs.
199  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
200  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
201  * to have too many per slab.
202  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
203  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
204  */
205
206 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
207 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
208 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
209 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
210 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
211
212 /*
213  * struct slab
214  *
215  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
216  * for a slab, or allocated from an general cache.
217  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
218  */
219 struct slab {
220         struct list_head list;
221         unsigned long colouroff;
222         void *s_mem;            /* including colour offset */
223         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
224         kmem_bufctl_t free;
225         unsigned short nodeid;
226 };
227
228 /*
229  * struct slab_rcu
230  *
231  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
232  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
233  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
234  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
235  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
236  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
237  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
238  *
239  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
240  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
241  *
242  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
243  */
244 struct slab_rcu {
245         struct rcu_head head;
246         struct kmem_cache *cachep;
247         void *addr;
248 };
249
250 /*
251  * struct array_cache
252  *
253  * Purpose:
254  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
255  * - reduce the number of linked list operations
256  * - reduce spinlock operations
257  *
258  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
259  * footprint.
260  *
261  */
262 struct array_cache {
263         unsigned int avail;
264         unsigned int limit;
265         unsigned int batchcount;
266         unsigned int touched;
267         spinlock_t lock;
268         void *entry[0]; /*
269                          * Must have this definition in here for the proper
270                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
271                          * the entries.
272                          * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
273                          */
274 };
275
276 /*
277  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
278  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
279  */
280 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
281 struct arraycache_init {
282         struct array_cache cache;
283         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
284 };
285
286 /*
287  * The slab lists for all objects.
288  */
289 struct kmem_list3 {
290         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
291         struct list_head slabs_full;
292         struct list_head slabs_free;
293         unsigned long free_objects;
294         unsigned int free_limit;
295         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
296         spinlock_t list_lock;
297         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
298         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
299         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
300         int free_touched;               /* updated without locking */
301 };
302
303 /*
304  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
305  */
306 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
307 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
308 #define CACHE_CACHE 0
309 #define SIZE_AC 1
310 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
311
312 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
313                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
314 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
315                         int node);
316 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
317 static void cache_reap(void *unused);
318
319 /*
320  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
321  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
322  */
323 static __always_inline int index_of(const size_t size)
324 {
325         extern void __bad_size(void);
326
327         if (__builtin_constant_p(size)) {
328                 int i = 0;
329
330 #define CACHE(x) \
331         if (size <=x) \
332                 return i; \
333         else \
334                 i++;
335 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
336 #undef CACHE
337                 __bad_size();
338         } else
339                 __bad_size();
340         return 0;
341 }
342
343 static int slab_early_init = 1;
344
345 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
346 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
347
348 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
349 {
350         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
351         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
352         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
353         parent->shared = NULL;
354         parent->alien = NULL;
355         parent->colour_next = 0;
356         spin_lock_init(&parent->list_lock);
357         parent->free_objects = 0;
358         parent->free_touched = 0;
359 }
360
361 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
362         do {                                                            \
363                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
364                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
365         } while (0)
366
367 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
368         do {                                                            \
369         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
370         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
371         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
372         } while (0)
373
374 /*
375  * struct kmem_cache
376  *
377  * manages a cache.
378  */
379
380 struct kmem_cache {
381 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
382         struct array_cache *array[NR_CPUS];
383 /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */
384         unsigned int batchcount;
385         unsigned int limit;
386         unsigned int shared;
387
388         unsigned int buffer_size;
389 /* 3) touched by every alloc & free from the backend */
390         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
391
392         unsigned int flags;             /* constant flags */
393         unsigned int num;               /* # of objs per slab */
394
395 /* 4) cache_grow/shrink */
396         /* order of pgs per slab (2^n) */
397         unsigned int gfporder;
398
399         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
400         gfp_t gfpflags;
401
402         size_t colour;                  /* cache colouring range */
403         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
404         struct kmem_cache *slabp_cache;
405         unsigned int slab_size;
406         unsigned int dflags;            /* dynamic flags */
407
408         /* constructor func */
409         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
410
411         /* de-constructor func */
412         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
413
414 /* 5) cache creation/removal */
415         const char *name;
416         struct list_head next;
417
418 /* 6) statistics */
419 #if STATS
420         unsigned long num_active;
421         unsigned long num_allocations;
422         unsigned long high_mark;
423         unsigned long grown;
424         unsigned long reaped;
425         unsigned long errors;
426         unsigned long max_freeable;
427         unsigned long node_allocs;
428         unsigned long node_frees;
429         unsigned long node_overflow;
430         atomic_t allochit;
431         atomic_t allocmiss;
432         atomic_t freehit;
433         atomic_t freemiss;
434 #endif
435 #if DEBUG
436         /*
437          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
438          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
439          * object size including these internal fields, the following two
440          * variables contain the offset to the user object and its size.
441          */
442         int obj_offset;
443         int obj_size;
444 #endif
445 };
446
447 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
448 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
449
450 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
451 /*
452  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
453  * cpucache drain/refill cycles.
454  *
455  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
456  * which could lock up otherwise freeable slabs.
457  */
458 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
459 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
460
461 #if STATS
462 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
463 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
464 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
465 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
466 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
467 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
468         do {                                                            \
469                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
470                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
471         } while (0)
472 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
473 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
474 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
475 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
476 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
477         do {                                                            \
478                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
479                         (x)->max_freeable = i;                          \
480         } while (0)
481 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
482 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
483 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
484 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
485 #else
486 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
487 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
488 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
489 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
490 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { } while (0)
491 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
492 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
493 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
494 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
495 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
496 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
497 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
498 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
499 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
500 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
501 #endif
502
503 #if DEBUG
504
505 /*
506  * memory layout of objects:
507  * 0            : objp
508  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
509  *              the end of an object is aligned with the end of the real
510  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
511  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
512  *              redzone word.
513  * cachep->obj_offset: The real object.
514  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
515  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
516  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
517  */
518 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
519 {
520         return cachep->obj_offset;
521 }
522
523 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
524 {
525         return cachep->obj_size;
526 }
527
528 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
529 {
530         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
531         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
532 }
533
534 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
535 {
536         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
537         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
538                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
539                                          2 * BYTES_PER_WORD);
540         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
541 }
542
543 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
544 {
545         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
546         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
547 }
548
549 #else
550
551 #define obj_offset(x)                   0
552 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
553 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
554 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
555 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
556
557 #endif
558
559 /*
560  * Maximum size of an obj (in 2^order pages) and absolute limit for the gfp
561  * order.
562  */
563 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
564 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
565 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
566 #elif defined(CONFIG_MMU)
567 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
568 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
569 #else
570 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
571 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
572 #endif
573
574 /*
575  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
576  */
577 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
578 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
579 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
580
581 /*
582  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
583  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
584  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
585  */
586 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
587 {
588         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
589 }
590
591 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
592 {
593         if (unlikely(PageCompound(page)))
594                 page = (struct page *)page_private(page);
595         BUG_ON(!PageSlab(page));
596         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
597 }
598
599 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
600 {
601         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
602 }
603
604 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
605 {
606         if (unlikely(PageCompound(page)))
607                 page = (struct page *)page_private(page);
608         BUG_ON(!PageSlab(page));
609         return (struct slab *)page->lru.prev;
610 }
611
612 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
613 {
614         struct page *page = virt_to_page(obj);
615         return page_get_cache(page);
616 }
617
618 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
619 {
620         struct page *page = virt_to_page(obj);
621         return page_get_slab(page);
622 }
623
624 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
625                                  unsigned int idx)
626 {
627         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
628 }
629
630 static inline unsigned int obj_to_index(struct kmem_cache *cache,
631                                         struct slab *slab, void *obj)
632 {
633         return (unsigned)(obj - slab->s_mem) / cache->buffer_size;
634 }
635
636 /*
637  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
638  */
639 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
640 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
641 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
642         CACHE(ULONG_MAX)
643 #undef CACHE
644 };
645 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
646
647 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
648 struct cache_names {
649         char *name;
650         char *name_dma;
651 };
652
653 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
654 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
655 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
656         {NULL,}
657 #undef CACHE
658 };
659
660 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
661     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
662 static struct arraycache_init initarray_generic =
663     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
664
665 /* internal cache of cache description objs */
666 static struct kmem_cache cache_cache = {
667         .batchcount = 1,
668         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
669         .shared = 1,
670         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
671         .name = "kmem_cache",
672 #if DEBUG
673         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
674 #endif
675 };
676
677 /* Guard access to the cache-chain. */
678 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
679 static struct list_head cache_chain;
680
681 /*
682  * vm_enough_memory() looks at this to determine how many slab-allocated pages
683  * are possibly freeable under pressure
684  *
685  * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT turns this on per-slab
686  */
687 atomic_t slab_reclaim_pages;
688
689 /*
690  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
691  * until the general caches are up.
692  */
693 static enum {
694         NONE,
695         PARTIAL_AC,
696         PARTIAL_L3,
697         FULL
698 } g_cpucache_up;
699
700 /*
701  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
702  */
703 int slab_is_available(void)
704 {
705         return g_cpucache_up == FULL;
706 }
707
708 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, reap_work);
709
710 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
711 {
712         return cachep->array[smp_processor_id()];
713 }
714
715 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
716                                                         gfp_t gfpflags)
717 {
718         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
719
720 #if DEBUG
721         /* This happens if someone tries to call
722          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
723          * the generic caches are initialized.
724          */
725         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
726 #endif
727         while (size > csizep->cs_size)
728                 csizep++;
729
730         /*
731          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
732          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
733          * for large kmalloc calls required.
734          */
735         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
736                 return csizep->cs_dmacachep;
737         return csizep->cs_cachep;
738 }
739
740 struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
741 {
742         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
743 }
744 EXPORT_SYMBOL(kmem_find_general_cachep);
745
746 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
747 {
748         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
749 }
750
751 /*
752  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
753  */
754 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
755                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
756                            unsigned int *num)
757 {
758         int nr_objs;
759         size_t mgmt_size;
760         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
761
762         /*
763          * The slab management structure can be either off the slab or
764          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
765          * slab is used for:
766          *
767          * - The struct slab
768          * - One kmem_bufctl_t for each object
769          * - Padding to respect alignment of @align
770          * - @buffer_size bytes for each object
771          *
772          * If the slab management structure is off the slab, then the
773          * alignment will already be calculated into the size. Because
774          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
775          * correct alignment when allocated.
776          */
777         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
778                 mgmt_size = 0;
779                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
780
781                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
782                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
783         } else {
784                 /*
785                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
786                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
787                  * least @align. In the worst case, this result will
788                  * be one greater than the number of objects that fit
789                  * into the memory allocation when taking the padding
790                  * into account.
791                  */
792                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
793                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
794
795                 /*
796                  * This calculated number will be either the right
797                  * amount, or one greater than what we want.
798                  */
799                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
800                        > slab_size)
801                         nr_objs--;
802
803                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
804                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
805
806                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
807         }
808         *num = nr_objs;
809         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
810 }
811
812 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
813
814 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
815                         char *msg)
816 {
817         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
818                function, cachep->name, msg);
819         dump_stack();
820 }
821
822 #ifdef CONFIG_NUMA
823 /*
824  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
825  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
826  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
827  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
828  */
829 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, reap_node);
830
831 static void init_reap_node(int cpu)
832 {
833         int node;
834
835         node = next_node(cpu_to_node(cpu), node_online_map);
836         if (node == MAX_NUMNODES)
837                 node = first_node(node_online_map);
838
839         __get_cpu_var(reap_node) = node;
840 }
841
842 static void next_reap_node(void)
843 {
844         int node = __get_cpu_var(reap_node);
845
846         /*
847          * Also drain per cpu pages on remote zones
848          */
849         if (node != numa_node_id())
850                 drain_node_pages(node);
851
852         node = next_node(node, node_online_map);
853         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
854                 node = first_node(node_online_map);
855         __get_cpu_var(reap_node) = node;
856 }
857
858 #else
859 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
860 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
861 #endif
862
863 /*
864  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
865  * via the workqueue/eventd.
866  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
867  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
868  * lock.
869  */
870 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
871 {
872         struct work_struct *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
873
874         /*
875          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
876          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
877          * at that time.
878          */
879         if (keventd_up() && reap_work->func == NULL) {
880                 init_reap_node(cpu);
881                 INIT_WORK(reap_work, cache_reap, NULL);
882                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work, HZ + 3 * cpu);
883         }
884 }
885
886 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
887                                             int batchcount)
888 {
889         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
890         struct array_cache *nc = NULL;
891
892         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
893         if (nc) {
894                 nc->avail = 0;
895                 nc->limit = entries;
896                 nc->batchcount = batchcount;
897                 nc->touched = 0;
898                 spin_lock_init(&nc->lock);
899         }
900         return nc;
901 }
902
903 /*
904  * Transfer objects in one arraycache to another.
905  * Locking must be handled by the caller.
906  *
907  * Return the number of entries transferred.
908  */
909 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
910                 struct array_cache *from, unsigned int max)
911 {
912         /* Figure out how many entries to transfer */
913         int nr = min(min(from->avail, max), to->limit - to->avail);
914
915         if (!nr)
916                 return 0;
917
918         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
919                         sizeof(void *) *nr);
920
921         from->avail -= nr;
922         to->avail += nr;
923         to->touched = 1;
924         return nr;
925 }
926
927 #ifdef CONFIG_NUMA
928 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
929 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
930
931 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
932 {
933         struct array_cache **ac_ptr;
934         int memsize = sizeof(void *) * MAX_NUMNODES;
935         int i;
936
937         if (limit > 1)
938                 limit = 12;
939         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
940         if (ac_ptr) {
941                 for_each_node(i) {
942                         if (i == node || !node_online(i)) {
943                                 ac_ptr[i] = NULL;
944                                 continue;
945                         }
946                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
947                         if (!ac_ptr[i]) {
948                                 for (i--; i <= 0; i--)
949                                         kfree(ac_ptr[i]);
950                                 kfree(ac_ptr);
951                                 return NULL;
952                         }
953                 }
954         }
955         return ac_ptr;
956 }
957
958 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
959 {
960         int i;
961
962         if (!ac_ptr)
963                 return;
964         for_each_node(i)
965             kfree(ac_ptr[i]);
966         kfree(ac_ptr);
967 }
968
969 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
970                                 struct array_cache *ac, int node)
971 {
972         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
973
974         if (ac->avail) {
975                 spin_lock(&rl3->list_lock);
976                 /*
977                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
978                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
979                  * into the free lists and getting them back later.
980                  */
981                 if (rl3->shared)
982                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
983
984                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
985                 ac->avail = 0;
986                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
987         }
988 }
989
990 /*
991  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
992  */
993 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
994 {
995         int node = __get_cpu_var(reap_node);
996
997         if (l3->alien) {
998                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
999
1000                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1001                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1002                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1003                 }
1004         }
1005 }
1006
1007 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1008                                 struct array_cache **alien)
1009 {
1010         int i = 0;
1011         struct array_cache *ac;
1012         unsigned long flags;
1013
1014         for_each_online_node(i) {
1015                 ac = alien[i];
1016                 if (ac) {
1017                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1018                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1019                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1020                 }
1021         }
1022 }
1023
1024 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1025 {
1026         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1027         int nodeid = slabp->nodeid;
1028         struct kmem_list3 *l3;
1029         struct array_cache *alien = NULL;
1030
1031         /*
1032          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1033          * cache on this cpu.
1034          */
1035         if (likely(slabp->nodeid == numa_node_id()))
1036                 return 0;
1037
1038         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
1039         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1040         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1041                 alien = l3->alien[nodeid];
1042                 spin_lock(&alien->lock);
1043                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1044                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1045                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1046                 }
1047                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1048                 spin_unlock(&alien->lock);
1049         } else {
1050                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1051                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1052                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1053         }
1054         return 1;
1055 }
1056
1057 #else
1058
1059 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
1060 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
1061
1062 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
1063 {
1064         return (struct array_cache **) 0x01020304ul;
1065 }
1066
1067 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1068 {
1069 }
1070
1071 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1072 {
1073         return 0;
1074 }
1075
1076 #endif
1077
1078 static int __devinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1079                                     unsigned long action, void *hcpu)
1080 {
1081         long cpu = (long)hcpu;
1082         struct kmem_cache *cachep;
1083         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1084         int node = cpu_to_node(cpu);
1085         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1086
1087         switch (action) {
1088         case CPU_UP_PREPARE:
1089                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1090                 /*
1091                  * We need to do this right in the beginning since
1092                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
1093                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1094                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1095                  */
1096
1097                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1098                         /*
1099                          * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1100                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
1101                          * node has not already allocated this
1102                          */
1103                         if (!cachep->nodelists[node]) {
1104                                 l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1105                                 if (!l3)
1106                                         goto bad;
1107                                 kmem_list3_init(l3);
1108                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1109                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1110
1111                                 /*
1112                                  * The l3s don't come and go as CPUs come and
1113                                  * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1114                                  * protection here.
1115                                  */
1116                                 cachep->nodelists[node] = l3;
1117                         }
1118
1119                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1120                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
1121                                 (1 + nr_cpus_node(node)) *
1122                                 cachep->batchcount + cachep->num;
1123                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1124                 }
1125
1126                 /*
1127                  * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1128                  * array caches
1129                  */
1130                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1131                         struct array_cache *nc;
1132                         struct array_cache *shared;
1133                         struct array_cache **alien;
1134
1135                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1136                                                 cachep->batchcount);
1137                         if (!nc)
1138                                 goto bad;
1139                         shared = alloc_arraycache(node,
1140                                         cachep->shared * cachep->batchcount,
1141                                         0xbaadf00d);
1142                         if (!shared)
1143                                 goto bad;
1144
1145                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
1146                         if (!alien)
1147                                 goto bad;
1148                         cachep->array[cpu] = nc;
1149                         l3 = cachep->nodelists[node];
1150                         BUG_ON(!l3);
1151
1152                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1153                         if (!l3->shared) {
1154                                 /*
1155                                  * We are serialised from CPU_DEAD or
1156                                  * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1157                                  */
1158                                 l3->shared = shared;
1159                                 shared = NULL;
1160                         }
1161 #ifdef CONFIG_NUMA
1162                         if (!l3->alien) {
1163                                 l3->alien = alien;
1164                                 alien = NULL;
1165                         }
1166 #endif
1167                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1168                         kfree(shared);
1169                         free_alien_cache(alien);
1170                 }
1171                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1172                 break;
1173         case CPU_ONLINE:
1174                 start_cpu_timer(cpu);
1175                 break;
1176 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1177         case CPU_DEAD:
1178                 /*
1179                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1180                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1181                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1182                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1183                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1184                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1185                  */
1186                 /* fall thru */
1187         case CPU_UP_CANCELED:
1188                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1189                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1190                         struct array_cache *nc;
1191                         struct array_cache *shared;
1192                         struct array_cache **alien;
1193                         cpumask_t mask;
1194
1195                         mask = node_to_cpumask(node);
1196                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1197                         nc = cachep->array[cpu];
1198                         cachep->array[cpu] = NULL;
1199                         l3 = cachep->nodelists[node];
1200
1201                         if (!l3)
1202                                 goto free_array_cache;
1203
1204                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1205
1206                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1207                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1208                         if (nc)
1209                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1210
1211                         if (!cpus_empty(mask)) {
1212                                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1213                                 goto free_array_cache;
1214                         }
1215
1216                         shared = l3->shared;
1217                         if (shared) {
1218                                 free_block(cachep, l3->shared->entry,
1219                                            l3->shared->avail, node);
1220                                 l3->shared = NULL;
1221                         }
1222
1223                         alien = l3->alien;
1224                         l3->alien = NULL;
1225
1226                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1227
1228                         kfree(shared);
1229                         if (alien) {
1230                                 drain_alien_cache(cachep, alien);
1231                                 free_alien_cache(alien);
1232                         }
1233 free_array_cache:
1234                         kfree(nc);
1235                 }
1236                 /*
1237                  * In the previous loop, all the objects were freed to
1238                  * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1239                  * shrink each nodelist to its limit.
1240                  */
1241                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1242                         l3 = cachep->nodelists[node];
1243                         if (!l3)
1244                                 continue;
1245                         drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1246                 }
1247                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1248                 break;
1249 #endif
1250         }
1251         return NOTIFY_OK;
1252 bad:
1253         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1254         return NOTIFY_BAD;
1255 }
1256
1257 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1258         &cpuup_callback, NULL, 0
1259 };
1260
1261 /*
1262  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1263  */
1264 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1265                         int nodeid)
1266 {
1267         struct kmem_list3 *ptr;
1268
1269         BUG_ON(cachep->nodelists[nodeid] != list);
1270         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1271         BUG_ON(!ptr);
1272
1273         local_irq_disable();
1274         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1275         /*
1276          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1277          */
1278         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1279
1280         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1281         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1282         local_irq_enable();
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1287  * before smp_init().
1288  */
1289 void __init kmem_cache_init(void)
1290 {
1291         size_t left_over;
1292         struct cache_sizes *sizes;
1293         struct cache_names *names;
1294         int i;
1295         int order;
1296
1297         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1298                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1299                 if (i < MAX_NUMNODES)
1300                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1301         }
1302
1303         /*
1304          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1305          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1306          */
1307         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1308                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1309
1310         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1311          * from caches that do not exist yet:
1312          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1313          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1314          *    cache_cache is statically allocated.
1315          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1316          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1317          *    array at the end of the bootstrap.
1318          * 2) Create the first kmalloc cache.
1319          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1320          *    An __init data area is used for the head array.
1321          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1322          *    head arrays.
1323          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1324          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1325          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1326          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1327          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1328          */
1329
1330         /* 1) create the cache_cache */
1331         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1332         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1333         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1334         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1335         cache_cache.nodelists[numa_node_id()] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1336
1337         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1338                                         cache_line_size());
1339
1340         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1341                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1342                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1343                 if (cache_cache.num)
1344                         break;
1345         }
1346         BUG_ON(!cache_cache.num);
1347         cache_cache.gfporder = order;
1348         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1349         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1350                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1351
1352         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1353         sizes = malloc_sizes;
1354         names = cache_names;
1355
1356         /*
1357          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1358          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1359          * bug.
1360          */
1361
1362         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1363                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1364                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1365                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1366                                         NULL, NULL);
1367
1368         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1369                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1370                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1371                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1372                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1373                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1374                                 NULL, NULL);
1375         }
1376
1377         slab_early_init = 0;
1378
1379         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1380                 /*
1381                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1382                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1383                  * eliminates "false sharing".
1384                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1385                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1386                  */
1387                 if (!sizes->cs_cachep) {
1388                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1389                                         sizes->cs_size,
1390                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1391                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1392                                         NULL, NULL);
1393                 }
1394
1395                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(names->name_dma,
1396                                         sizes->cs_size,
1397                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1398                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1399                                                 SLAB_PANIC,
1400                                         NULL, NULL);
1401                 sizes++;
1402                 names++;
1403         }
1404         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1405         {
1406                 struct array_cache *ptr;
1407
1408                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1409
1410                 local_irq_disable();
1411                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1412                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1413                        sizeof(struct arraycache_init));
1414                 /*
1415                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1416                  */
1417                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1418
1419                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1420                 local_irq_enable();
1421
1422                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1423
1424                 local_irq_disable();
1425                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1426                        != &initarray_generic.cache);
1427                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1428                        sizeof(struct arraycache_init));
1429                 /*
1430                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1431                  */
1432                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1433
1434                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1435                     ptr;
1436                 local_irq_enable();
1437         }
1438         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1439         {
1440                 int node;
1441                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1442                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE],
1443                           numa_node_id());
1444
1445                 for_each_online_node(node) {
1446                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1447                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + node], node);
1448
1449                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1450                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1451                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + node],
1452                                           node);
1453                         }
1454                 }
1455         }
1456
1457         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1458         {
1459                 struct kmem_cache *cachep;
1460                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1461                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1462                         enable_cpucache(cachep);
1463                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1464         }
1465
1466         /* Done! */
1467         g_cpucache_up = FULL;
1468
1469         /*
1470          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1471          * cpu_cache_get for all new cpus
1472          */
1473         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1474
1475         /*
1476          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1477          * of the kernel is not yet operational.
1478          */
1479 }
1480
1481 static int __init cpucache_init(void)
1482 {
1483         int cpu;
1484
1485         /*
1486          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1487          */
1488         for_each_online_cpu(cpu)
1489                 start_cpu_timer(cpu);
1490         return 0;
1491 }
1492 __initcall(cpucache_init);
1493
1494 /*
1495  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1496  *
1497  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1498  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1499  * would be relatively rare and ignorable.
1500  */
1501 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1502 {
1503         struct page *page;
1504         int nr_pages;
1505         int i;
1506
1507 #ifndef CONFIG_MMU
1508         /*
1509          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1510          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1511          */
1512         flags |= __GFP_COMP;
1513 #endif
1514         flags |= cachep->gfpflags;
1515
1516         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1517         if (!page)
1518                 return NULL;
1519
1520         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1521         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1522                 atomic_add(nr_pages, &slab_reclaim_pages);
1523         add_zone_page_state(page_zone(page), NR_SLAB, nr_pages);
1524         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1525                 __SetPageSlab(page + i);
1526         return page_address(page);
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Interface to system's page release.
1531  */
1532 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1533 {
1534         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1535         struct page *page = virt_to_page(addr);
1536         const unsigned long nr_freed = i;
1537
1538         sub_zone_page_state(page_zone(page), NR_SLAB, nr_freed);
1539         while (i--) {
1540                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1541                 __ClearPageSlab(page);
1542                 page++;
1543         }
1544         if (current->reclaim_state)
1545                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1546         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1547         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1548                 atomic_sub(1 << cachep->gfporder, &slab_reclaim_pages);
1549 }
1550
1551 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1552 {
1553         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1554         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1555
1556         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1557         if (OFF_SLAB(cachep))
1558                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1559 }
1560
1561 #if DEBUG
1562
1563 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1564 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1565                             unsigned long caller)
1566 {
1567         int size = obj_size(cachep);
1568
1569         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1570
1571         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1572                 return;
1573
1574         *addr++ = 0x12345678;
1575         *addr++ = caller;
1576         *addr++ = smp_processor_id();
1577         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1578         {
1579                 unsigned long *sptr = &caller;
1580                 unsigned long svalue;
1581
1582                 while (!kstack_end(sptr)) {
1583                         svalue = *sptr++;
1584                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1585                                 *addr++ = svalue;
1586                                 size -= sizeof(unsigned long);
1587                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1588                                         break;
1589                         }
1590                 }
1591
1592         }
1593         *addr++ = 0x87654321;
1594 }
1595 #endif
1596
1597 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1598 {
1599         int size = obj_size(cachep);
1600         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1601
1602         memset(addr, val, size);
1603         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1604 }
1605
1606 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1607 {
1608         int i;
1609         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1610         for (i = 0; i < limit; i++)
1611                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1612         printk("\n");
1613 }
1614 #endif
1615
1616 #if DEBUG
1617
1618 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1619 {
1620         int i, size;
1621         char *realobj;
1622
1623         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1624                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1625                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1626                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1627         }
1628
1629         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1630                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1631                         *dbg_userword(cachep, objp));
1632                 print_symbol("(%s)",
1633                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1634                 printk("\n");
1635         }
1636         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1637         size = obj_size(cachep);
1638         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1639                 int limit;
1640                 limit = 16;
1641                 if (i + limit > size)
1642                         limit = size - i;
1643                 dump_line(realobj, i, limit);
1644         }
1645 }
1646
1647 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1648 {
1649         char *realobj;
1650         int size, i;
1651         int lines = 0;
1652
1653         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1654         size = obj_size(cachep);
1655
1656         for (i = 0; i < size; i++) {
1657                 char exp = POISON_FREE;
1658                 if (i == size - 1)
1659                         exp = POISON_END;
1660                 if (realobj[i] != exp) {
1661                         int limit;
1662                         /* Mismatch ! */
1663                         /* Print header */
1664                         if (lines == 0) {
1665                                 printk(KERN_ERR
1666                                         "Slab corruption: start=%p, len=%d\n",
1667                                         realobj, size);
1668                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1669                         }
1670                         /* Hexdump the affected line */
1671                         i = (i / 16) * 16;
1672                         limit = 16;
1673                         if (i + limit > size)
1674                                 limit = size - i;
1675                         dump_line(realobj, i, limit);
1676                         i += 16;
1677                         lines++;
1678                         /* Limit to 5 lines */
1679                         if (lines > 5)
1680                                 break;
1681                 }
1682         }
1683         if (lines != 0) {
1684                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1685                  * exist:
1686                  */
1687                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1688                 unsigned int objnr;
1689
1690                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1691                 if (objnr) {
1692                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1693                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1694                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1695                                realobj, size);
1696                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1697                 }
1698                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1699                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1700                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1701                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1702                                realobj, size);
1703                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1704                 }
1705         }
1706 }
1707 #endif
1708
1709 #if DEBUG
1710 /**
1711  * slab_destroy_objs - destroy a slab and its objects
1712  * @cachep: cache pointer being destroyed
1713  * @slabp: slab pointer being destroyed
1714  *
1715  * Call the registered destructor for each object in a slab that is being
1716  * destroyed.
1717  */
1718 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1719 {
1720         int i;
1721         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1722                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1723
1724                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1725 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1726                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1727                                         OFF_SLAB(cachep))
1728                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1729                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1730                         else
1731                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1732 #else
1733                         check_poison_obj(cachep, objp);
1734 #endif
1735                 }
1736                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1737                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1738                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1739                                            "was overwritten");
1740                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1741                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1742                                            "was overwritten");
1743                 }
1744                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1745                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1746         }
1747 }
1748 #else
1749 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1750 {
1751         if (cachep->dtor) {
1752                 int i;
1753                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1754                         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1755                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1756                 }
1757         }
1758 }
1759 #endif
1760
1761 /**
1762  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1763  * @cachep: cache pointer being destroyed
1764  * @slabp: slab pointer being destroyed
1765  *
1766  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1767  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
1768  * cache-lock is not held/needed.
1769  */
1770 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1771 {
1772         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1773
1774         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1775         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1776                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1777
1778                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1779                 slab_rcu->cachep = cachep;
1780                 slab_rcu->addr = addr;
1781                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1782         } else {
1783                 kmem_freepages(cachep, addr);
1784                 if (OFF_SLAB(cachep))
1785                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1786         }
1787 }
1788
1789 /*
1790  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1791  * size of kmem_list3.
1792  */
1793 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1794 {
1795         int node;
1796
1797         for_each_online_node(node) {
1798                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1799                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1800                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1801                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1802         }
1803 }
1804
1805 /**
1806  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1807  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1808  * @size: size of objects to be created in this cache.
1809  * @align: required alignment for the objects.
1810  * @flags: slab allocation flags
1811  *
1812  * Also calculates the number of objects per slab.
1813  *
1814  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1815  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1816  * towards high-order requests, this should be changed.
1817  */
1818 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1819                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1820 {
1821         unsigned long offslab_limit;
1822         size_t left_over = 0;
1823         int gfporder;
1824
1825         for (gfporder = 0; gfporder <= MAX_GFP_ORDER; gfporder++) {
1826                 unsigned int num;
1827                 size_t remainder;
1828
1829                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1830                 if (!num)
1831                         continue;
1832
1833                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1834                         /*
1835                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1836                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
1837                          * looping condition in cache_grow().
1838                          */
1839                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
1840                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
1841
1842                         if (num > offslab_limit)
1843                                 break;
1844                 }
1845
1846                 /* Found something acceptable - save it away */
1847                 cachep->num = num;
1848                 cachep->gfporder = gfporder;
1849                 left_over = remainder;
1850
1851                 /*
1852                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1853                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1854                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1855                  */
1856                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1857                         break;
1858
1859                 /*
1860                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1861                  * currently bad for the gfp()s.
1862                  */
1863                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
1864                         break;
1865
1866                 /*
1867                  * Acceptable internal fragmentation?
1868                  */
1869                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1870                         break;
1871         }
1872         return left_over;
1873 }
1874
1875 static void setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep)
1876 {
1877         if (g_cpucache_up == FULL) {
1878                 enable_cpucache(cachep);
1879                 return;
1880         }
1881         if (g_cpucache_up == NONE) {
1882                 /*
1883                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
1884                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
1885                  * further caches will BUG().
1886                  */
1887                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
1888
1889                 /*
1890                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
1891                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
1892                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
1893                  */
1894                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
1895                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
1896                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1897                 else
1898                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
1899         } else {
1900                 cachep->array[smp_processor_id()] =
1901                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1902
1903                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
1904                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
1905                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1906                 } else {
1907                         int node;
1908                         for_each_online_node(node) {
1909                                 cachep->nodelists[node] =
1910                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
1911                                                 GFP_KERNEL, node);
1912                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
1913                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
1914                         }
1915                 }
1916         }
1917         cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
1918                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1919                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1920
1921         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1922         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1923         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1924         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1925         cachep->batchcount = 1;
1926         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1927 }
1928
1929 /**
1930  * kmem_cache_create - Create a cache.
1931  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
1932  * @size: The size of objects to be created in this cache.
1933  * @align: The required alignment for the objects.
1934  * @flags: SLAB flags
1935  * @ctor: A constructor for the objects.
1936  * @dtor: A destructor for the objects.
1937  *
1938  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1939  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1940  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
1941  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
1942  *
1943  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
1944  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
1945  *
1946  * The flags are
1947  *
1948  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1949  * to catch references to uninitialised memory.
1950  *
1951  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1952  * for buffer overruns.
1953  *
1954  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1955  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1956  * as davem.
1957  */
1958 struct kmem_cache *
1959 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
1960         unsigned long flags,
1961         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
1962         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
1963 {
1964         size_t left_over, slab_size, ralign;
1965         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
1966
1967         /*
1968          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
1969          */
1970         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
1971             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
1972                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __FUNCTION__,
1973                                 name);
1974                 BUG();
1975         }
1976
1977         /*
1978          * Prevent CPUs from coming and going.
1979          * lock_cpu_hotplug() nests outside cache_chain_mutex
1980          */
1981         lock_cpu_hotplug();
1982
1983         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1984
1985         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
1986                 mm_segment_t old_fs = get_fs();
1987                 char tmp;
1988                 int res;
1989
1990                 /*
1991                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
1992                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
1993                  * area of the module.  Print a warning.
1994                  */
1995                 set_fs(KERNEL_DS);
1996                 res = __get_user(tmp, pc->name);
1997                 set_fs(old_fs);
1998                 if (res) {
1999                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2000                                pc->buffer_size);
2001                         continue;
2002                 }
2003
2004                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2005                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2006                         dump_stack();
2007                         goto oops;
2008                 }
2009         }
2010
2011 #if DEBUG
2012         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2013         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
2014                 /* No constructor, but inital state check requested */
2015                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
2016                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
2017                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
2018         }
2019 #if FORCED_DEBUG
2020         /*
2021          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2022          * large objects, if the increased size would increase the object size
2023          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2024          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2025          */
2026         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + 3 * BYTES_PER_WORD))
2027                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2028         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2029                 flags |= SLAB_POISON;
2030 #endif
2031         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2032                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2033 #endif
2034         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2035                 BUG_ON(dtor);
2036
2037         /*
2038          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2039          * isn't available.
2040          */
2041         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2042
2043         /*
2044          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2045          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2046          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2047          */
2048         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2049                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2050                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2051         }
2052
2053         /* calculate the final buffer alignment: */
2054
2055         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2056         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2057                 /*
2058                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2059                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2060                  * one cacheline.
2061                  */
2062                 ralign = cache_line_size();
2063                 while (size <= ralign / 2)
2064                         ralign /= 2;
2065         } else {
2066                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2067         }
2068         /* 2) arch mandated alignment: disables debug if necessary */
2069         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2070                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2071                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2072                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2073         }
2074         /* 3) caller mandated alignment: disables debug if necessary */
2075         if (ralign < align) {
2076                 ralign = align;
2077                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
2078                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2079         }
2080         /*
2081          * 4) Store it. Note that the debug code below can reduce
2082          *    the alignment to BYTES_PER_WORD.
2083          */
2084         align = ralign;
2085
2086         /* Get cache's description obj. */
2087         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, SLAB_KERNEL);
2088         if (!cachep)
2089                 goto oops;
2090
2091 #if DEBUG
2092         cachep->obj_size = size;
2093
2094         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2095                 /* redzoning only works with word aligned caches */
2096                 align = BYTES_PER_WORD;
2097
2098                 /* add space for red zone words */
2099                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
2100                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
2101         }
2102         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2103                 /* user store requires word alignment and
2104                  * one word storage behind the end of the real
2105                  * object.
2106                  */
2107                 align = BYTES_PER_WORD;
2108                 size += BYTES_PER_WORD;
2109         }
2110 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2111         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2112             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
2113                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
2114                 size = PAGE_SIZE;
2115         }
2116 #endif
2117 #endif
2118
2119         /*
2120          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2121          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2122          * it too early on.)
2123          */
2124         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init)
2125                 /*
2126                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2127                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2128                  */
2129                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2130
2131         size = ALIGN(size, align);
2132
2133         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2134
2135         if (!cachep->num) {
2136                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2137                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2138                 cachep = NULL;
2139                 goto oops;
2140         }
2141         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2142                           + sizeof(struct slab), align);
2143
2144         /*
2145          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2146          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2147          */
2148         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2149                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2150                 left_over -= slab_size;
2151         }
2152
2153         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2154                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2155                 slab_size =
2156                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2157         }
2158
2159         cachep->colour_off = cache_line_size();
2160         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2161         if (cachep->colour_off < align)
2162                 cachep->colour_off = align;
2163         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2164         cachep->slab_size = slab_size;
2165         cachep->flags = flags;
2166         cachep->gfpflags = 0;
2167         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2168                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2169         cachep->buffer_size = size;
2170
2171         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB)
2172                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2173         cachep->ctor = ctor;
2174         cachep->dtor = dtor;
2175         cachep->name = name;
2176
2177
2178         setup_cpu_cache(cachep);
2179
2180         /* cache setup completed, link it into the list */
2181         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2182 oops:
2183         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2184                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2185                       name);
2186         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2187         unlock_cpu_hotplug();
2188         return cachep;
2189 }
2190 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2191
2192 #if DEBUG
2193 static void check_irq_off(void)
2194 {
2195         BUG_ON(!irqs_disabled());
2196 }
2197
2198 static void check_irq_on(void)
2199 {
2200         BUG_ON(irqs_disabled());
2201 }
2202
2203 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2204 {
2205 #ifdef CONFIG_SMP
2206         check_irq_off();
2207         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
2208 #endif
2209 }
2210
2211 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2212 {
2213 #ifdef CONFIG_SMP
2214         check_irq_off();
2215         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2216 #endif
2217 }
2218
2219 #else
2220 #define check_irq_off() do { } while(0)
2221 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2222 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2223 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2224 #endif
2225
2226 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2227                         struct array_cache *ac,
2228                         int force, int node);
2229
2230 static void do_drain(void *arg)
2231 {
2232         struct kmem_cache *cachep = arg;
2233         struct array_cache *ac;
2234         int node = numa_node_id();
2235
2236         check_irq_off();
2237         ac = cpu_cache_get(cachep);
2238         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2239         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2240         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2241         ac->avail = 0;
2242 }
2243
2244 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2245 {
2246         struct kmem_list3 *l3;
2247         int node;
2248
2249         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1, 1);
2250         check_irq_on();
2251         for_each_online_node(node) {
2252                 l3 = cachep->nodelists[node];
2253                 if (l3 && l3->alien)
2254                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2255         }
2256
2257         for_each_online_node(node) {
2258                 l3 = cachep->nodelists[node];
2259                 if (l3)
2260                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2261         }
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Remove slabs from the list of free slabs.
2266  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2267  *
2268  * Returns the actual number of slabs released.
2269  */
2270 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2271                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2272 {
2273         struct list_head *p;
2274         int nr_freed;
2275         struct slab *slabp;
2276
2277         nr_freed = 0;
2278         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2279
2280                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2281                 p = l3->slabs_free.prev;
2282                 if (p == &l3->slabs_free) {
2283                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2284                         goto out;
2285                 }
2286
2287                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2288 #if DEBUG
2289                 BUG_ON(slabp->inuse);
2290 #endif
2291                 list_del(&slabp->list);
2292                 /*
2293                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2294                  * to the cache.
2295                  */
2296                 l3->free_objects -= cache->num;
2297                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2298                 slab_destroy(cache, slabp);
2299                 nr_freed++;
2300         }
2301 out:
2302         return nr_freed;
2303 }
2304
2305 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2306 {
2307         int ret = 0, i = 0;
2308         struct kmem_list3 *l3;
2309
2310         drain_cpu_caches(cachep);
2311
2312         check_irq_on();
2313         for_each_online_node(i) {
2314                 l3 = cachep->nodelists[i];
2315                 if (!l3)
2316                         continue;
2317
2318                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2319
2320                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2321                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2322         }
2323         return (ret ? 1 : 0);
2324 }
2325
2326 /**
2327  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2328  * @cachep: The cache to shrink.
2329  *
2330  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2331  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2332  */
2333 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2334 {
2335         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2336
2337         return __cache_shrink(cachep);
2338 }
2339 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2340
2341 /**
2342  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2343  * @cachep: the cache to destroy
2344  *
2345  * Remove a struct kmem_cache object from the slab cache.
2346  * Returns 0 on success.
2347  *
2348  * It is expected this function will be called by a module when it is
2349  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2350  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2351  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2352  *
2353  * The cache must be empty before calling this function.
2354  *
2355  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2356  * during the kmem_cache_destroy().
2357  */
2358 int kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2359 {
2360         int i;
2361         struct kmem_list3 *l3;
2362
2363         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2364
2365         /* Don't let CPUs to come and go */
2366         lock_cpu_hotplug();
2367
2368         /* Find the cache in the chain of caches. */
2369         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2370         /*
2371          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2372          */
2373         list_del(&cachep->next);
2374         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2375
2376         if (__cache_shrink(cachep)) {
2377                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2378                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2379                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2380                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2381                 unlock_cpu_hotplug();
2382                 return 1;
2383         }
2384
2385         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2386                 synchronize_rcu();
2387
2388         for_each_online_cpu(i)
2389             kfree(cachep->array[i]);
2390
2391         /* NUMA: free the list3 structures */
2392         for_each_online_node(i) {
2393                 l3 = cachep->nodelists[i];
2394                 if (l3) {
2395                         kfree(l3->shared);
2396                         free_alien_cache(l3->alien);
2397                         kfree(l3);
2398                 }
2399         }
2400         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2401         unlock_cpu_hotplug();
2402         return 0;
2403 }
2404 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2405
2406 /* Get the memory for a slab management obj. */
2407 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2408                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2409                                    int nodeid)
2410 {
2411         struct slab *slabp;
2412
2413         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2414                 /* Slab management obj is off-slab. */
2415                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2416                                               local_flags, nodeid);
2417                 if (!slabp)
2418                         return NULL;
2419         } else {
2420                 slabp = objp + colour_off;
2421                 colour_off += cachep->slab_size;
2422         }
2423         slabp->inuse = 0;
2424         slabp->colouroff = colour_off;
2425         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2426         slabp->nodeid = nodeid;
2427         return slabp;
2428 }
2429
2430 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2431 {
2432         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2433 }
2434
2435 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2436                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2437 {
2438         int i;
2439
2440         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2441                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2442 #if DEBUG
2443                 /* need to poison the objs? */
2444                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2445                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2446                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2447                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2448
2449                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2450                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2451                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2452                 }
2453                 /*
2454                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2455                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2456                  * They must also be threaded.
2457                  */
2458                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2459                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2460                                      ctor_flags);
2461
2462                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2463                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2464                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2465                                            " end of an object");
2466                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2467                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2468                                            " start of an object");
2469                 }
2470                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2471                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2472                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2473                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2474 #else
2475                 if (cachep->ctor)
2476                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2477 #endif
2478                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2479         }
2480         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2481         slabp->free = 0;
2482 }
2483
2484 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2485 {
2486         if (flags & SLAB_DMA)
2487                 BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2488         else
2489                 BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2490 }
2491
2492 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2493                                 int nodeid)
2494 {
2495         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2496         kmem_bufctl_t next;
2497
2498         slabp->inuse++;
2499         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2500 #if DEBUG
2501         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2502         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2503 #endif
2504         slabp->free = next;
2505
2506         return objp;
2507 }
2508
2509 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2510                                 void *objp, int nodeid)
2511 {
2512         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2513
2514 #if DEBUG
2515         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2516         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2517
2518         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2519                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2520                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2521                 BUG();
2522         }
2523 #endif
2524         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2525         slabp->free = objnr;
2526         slabp->inuse--;
2527 }
2528
2529 /*
2530  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2531  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2532  * virtual address for kfree, ksize, kmem_ptr_validate, and slab debugging.
2533  */
2534 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2535                            void *addr)
2536 {
2537         int nr_pages;
2538         struct page *page;
2539
2540         page = virt_to_page(addr);
2541
2542         nr_pages = 1;
2543         if (likely(!PageCompound(page)))
2544                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2545
2546         do {
2547                 page_set_cache(page, cache);
2548                 page_set_slab(page, slab);
2549                 page++;
2550         } while (--nr_pages);
2551 }
2552
2553 /*
2554  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2555  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2556  */
2557 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
2558 {
2559         struct slab *slabp;
2560         void *objp;
2561         size_t offset;
2562         gfp_t local_flags;
2563         unsigned long ctor_flags;
2564         struct kmem_list3 *l3;
2565
2566         /*
2567          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2568          * critical path in kmem_cache_alloc().
2569          */
2570         BUG_ON(flags & ~(SLAB_DMA | SLAB_LEVEL_MASK | SLAB_NO_GROW));
2571         if (flags & SLAB_NO_GROW)
2572                 return 0;
2573
2574         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2575         local_flags = (flags & SLAB_LEVEL_MASK);
2576         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2577                 /*
2578                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2579                  * this - it might need to know...
2580                  */
2581                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2582
2583         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2584         check_irq_off();
2585         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2586         spin_lock(&l3->list_lock);
2587
2588         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2589         offset = l3->colour_next;
2590         l3->colour_next++;
2591         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2592                 l3->colour_next = 0;
2593         spin_unlock(&l3->list_lock);
2594
2595         offset *= cachep->colour_off;
2596
2597         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2598                 local_irq_enable();
2599
2600         /*
2601          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2602          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2603          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2604          * will eventually be caught here (where it matters).
2605          */
2606         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2607
2608         /*
2609          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2610          * 'nodeid'.
2611          */
2612         objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid);
2613         if (!objp)
2614                 goto failed;
2615
2616         /* Get slab management. */
2617         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset, local_flags, nodeid);
2618         if (!slabp)
2619                 goto opps1;
2620
2621         slabp->nodeid = nodeid;
2622         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2623
2624         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2625
2626         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2627                 local_irq_disable();
2628         check_irq_off();
2629         spin_lock(&l3->list_lock);
2630
2631         /* Make slab active. */
2632         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2633         STATS_INC_GROWN(cachep);
2634         l3->free_objects += cachep->num;
2635         spin_unlock(&l3->list_lock);
2636         return 1;
2637 opps1:
2638         kmem_freepages(cachep, objp);
2639 failed:
2640         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2641                 local_irq_disable();
2642         return 0;
2643 }
2644
2645 #if DEBUG
2646
2647 /*
2648  * Perform extra freeing checks:
2649  * - detect bad pointers.
2650  * - POISON/RED_ZONE checking
2651  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2652  */
2653 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2654 {
2655         struct page *page;
2656
2657         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2658                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2659                        (unsigned long)objp);
2660                 BUG();
2661         }
2662         page = virt_to_page(objp);
2663         if (!PageSlab(page)) {
2664                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: bad ptr %lxh.\n",
2665                        (unsigned long)objp);
2666                 BUG();
2667         }
2668 }
2669
2670 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2671 {
2672         unsigned long redzone1, redzone2;
2673
2674         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2675         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2676
2677         /*
2678          * Redzone is ok.
2679          */
2680         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2681                 return;
2682
2683         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2684                 slab_error(cache, "double free detected");
2685         else
2686                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2687
2688         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx.\n",
2689                         obj, redzone1, redzone2);
2690 }
2691
2692 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2693                                    void *caller)
2694 {
2695         struct page *page;
2696         unsigned int objnr;
2697         struct slab *slabp;
2698
2699         objp -= obj_offset(cachep);
2700         kfree_debugcheck(objp);
2701         page = virt_to_page(objp);
2702
2703         slabp = page_get_slab(page);
2704
2705         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2706                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2707                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2708                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2709         }
2710         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2711                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2712
2713         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2714
2715         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2716         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
2717
2718         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2719                 /*
2720                  * Need to call the slab's constructor so the caller can
2721                  * perform a verify of its state (debugging).  Called without
2722                  * the cache-lock held.
2723                  */
2724                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2725                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2726         }
2727         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2728                 /* we want to cache poison the object,
2729                  * call the destruction callback
2730                  */
2731                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2732         }
2733 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2734         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
2735 #endif
2736         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2737 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2738                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2739                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2740                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2741                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2742                 } else {
2743                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2744                 }
2745 #else
2746                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2747 #endif
2748         }
2749         return objp;
2750 }
2751
2752 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2753 {
2754         kmem_bufctl_t i;
2755         int entries = 0;
2756
2757         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2758         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2759                 entries++;
2760                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2761                         goto bad;
2762         }
2763         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2764 bad:
2765                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
2766                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2767                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2768                 for (i = 0;
2769                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2770                      i++) {
2771                         if (i % 16 == 0)
2772                                 printk("\n%03x:", i);
2773                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2774                 }
2775                 printk("\n");
2776                 BUG();
2777         }
2778 }
2779 #else
2780 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2781 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2782 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2783 #endif
2784
2785 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2786 {
2787         int batchcount;
2788         struct kmem_list3 *l3;
2789         struct array_cache *ac;
2790
2791         check_irq_off();
2792         ac = cpu_cache_get(cachep);
2793 retry:
2794         batchcount = ac->batchcount;
2795         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2796                 /*
2797                  * If there was little recent activity on this cache, then
2798                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2799                  * refill bouncing.
2800                  */
2801                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2802         }
2803         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
2804
2805         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2806         spin_lock(&l3->list_lock);
2807
2808         /* See if we can refill from the shared array */
2809         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount))
2810                 goto alloc_done;
2811
2812         while (batchcount > 0) {
2813                 struct list_head *entry;
2814                 struct slab *slabp;
2815                 /* Get slab alloc is to come from. */
2816                 entry = l3->slabs_partial.next;
2817                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2818                         l3->free_touched = 1;
2819                         entry = l3->slabs_free.next;
2820                         if (entry == &l3->slabs_free)
2821                                 goto must_grow;
2822                 }
2823
2824                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2825                 check_slabp(cachep, slabp);
2826                 check_spinlock_acquired(cachep);
2827                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2828                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2829                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2830                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2831
2832                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2833                                                             numa_node_id());
2834                 }
2835                 check_slabp(cachep, slabp);
2836
2837                 /* move slabp to correct slabp list: */
2838                 list_del(&slabp->list);
2839                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2840                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2841                 else
2842                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2843         }
2844
2845 must_grow:
2846         l3->free_objects -= ac->avail;
2847 alloc_done:
2848         spin_unlock(&l3->list_lock);
2849
2850         if (unlikely(!ac->avail)) {
2851                 int x;
2852                 x = cache_grow(cachep, flags, numa_node_id());
2853
2854                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2855                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2856                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
2857                         return NULL;
2858
2859                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
2860                         goto retry;
2861         }
2862         ac->touched = 1;
2863         return ac->entry[--ac->avail];
2864 }
2865
2866 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2867                                                 gfp_t flags)
2868 {
2869         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
2870 #if DEBUG
2871         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2872 #endif
2873 }
2874
2875 #if DEBUG
2876 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2877                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
2878 {
2879         if (!objp)
2880                 return objp;
2881         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2882 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2883                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
2884                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2885                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
2886                 else
2887                         check_poison_obj(cachep, objp);
2888 #else
2889                 check_poison_obj(cachep, objp);
2890 #endif
2891                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2892         }
2893         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2894                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2895
2896         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2897                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2898                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2899                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2900                                                 " object was overwritten");
2901                         printk(KERN_ERR
2902                                 "%p: redzone 1:0x%lx, redzone 2:0x%lx\n",
2903                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2904                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
2905                 }
2906                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2907                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2908         }
2909 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
2910         {
2911                 struct slab *slabp;
2912                 unsigned objnr;
2913
2914                 slabp = page_get_slab(virt_to_page(objp));
2915                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
2916                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
2917         }
2918 #endif
2919         objp += obj_offset(cachep);
2920         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
2921                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2922
2923                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
2924                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2925
2926                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2927         }
2928         return objp;
2929 }
2930 #else
2931 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
2932 #endif
2933
2934 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2935 {
2936         void *objp;
2937         struct array_cache *ac;
2938
2939 #ifdef CONFIG_NUMA
2940         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
2941                 objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
2942                 if (objp != NULL)
2943                         return objp;
2944         }
2945 #endif
2946
2947         check_irq_off();
2948         ac = cpu_cache_get(cachep);
2949         if (likely(ac->avail)) {
2950                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2951                 ac->touched = 1;
2952                 objp = ac->entry[--ac->avail];
2953         } else {
2954                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
2955                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
2956         }
2957         return objp;
2958 }
2959
2960 static __always_inline void *__cache_alloc(struct kmem_cache *cachep,
2961                                                 gfp_t flags, void *caller)
2962 {
2963         unsigned long save_flags;
2964         void *objp;
2965
2966         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
2967
2968         local_irq_save(save_flags);
2969         objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
2970         local_irq_restore(save_flags);
2971         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp,
2972                                             caller);
2973         prefetchw(objp);
2974         return objp;
2975 }
2976
2977 #ifdef CONFIG_NUMA
2978 /*
2979  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
2980  *
2981  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
2982  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
2983  */
2984 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2985 {
2986         int nid_alloc, nid_here;
2987
2988         if (in_interrupt())
2989                 return NULL;
2990         nid_alloc = nid_here = numa_node_id();
2991         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
2992                 nid_alloc = cpuset_mem_spread_node();
2993         else if (current->mempolicy)
2994                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
2995         if (nid_alloc != nid_here)
2996                 return __cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
2997         return NULL;
2998 }
2999
3000 /*
3001  * A interface to enable slab creation on nodeid
3002  */
3003 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3004                                 int nodeid)
3005 {
3006         struct list_head *entry;
3007         struct slab *slabp;
3008         struct kmem_list3 *l3;
3009         void *obj;
3010         int x;
3011
3012         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3013         BUG_ON(!l3);
3014
3015 retry:
3016         check_irq_off();
3017         spin_lock(&l3->list_lock);
3018         entry = l3->slabs_partial.next;
3019         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3020                 l3->free_touched = 1;
3021                 entry = l3->slabs_free.next;
3022                 if (entry == &l3->slabs_free)
3023                         goto must_grow;
3024         }
3025
3026         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3027         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3028         check_slabp(cachep, slabp);
3029
3030         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3031         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3032         STATS_SET_HIGH(cachep);
3033
3034         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3035
3036         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3037         check_slabp(cachep, slabp);
3038         l3->free_objects--;
3039         /* move slabp to correct slabp list: */
3040         list_del(&slabp->list);
3041
3042         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3043                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3044         else
3045                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3046
3047         spin_unlock(&l3->list_lock);
3048         goto done;
3049
3050 must_grow:
3051         spin_unlock(&l3->list_lock);
3052         x = cache_grow(cachep, flags, nodeid);
3053
3054         if (!x)
3055                 return NULL;
3056
3057         goto retry;
3058 done:
3059         return obj;
3060 }
3061 #endif
3062
3063 /*
3064  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3065  */
3066 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3067                        int node)
3068 {
3069         int i;
3070         struct kmem_list3 *l3;
3071
3072         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3073                 void *objp = objpp[i];
3074                 struct slab *slabp;
3075
3076                 slabp = virt_to_slab(objp);
3077                 l3 = cachep->nodelists[node];
3078                 list_del(&slabp->list);
3079                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3080                 check_slabp(cachep, slabp);
3081                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3082                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3083                 l3->free_objects++;
3084                 check_slabp(cachep, slabp);
3085
3086                 /* fixup slab chains */
3087                 if (slabp->inuse == 0) {
3088                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3089                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3090                                 /*
3091                                  * It is safe to drop the lock. The slab is
3092                                  * no longer linked to the cache. cachep
3093                                  * cannot disappear - we are using it and
3094                                  * all destruction of caches must be
3095                                  * serialized properly by the user.
3096                                  */
3097                                 spin_unlock(&l3->list_lock);
3098                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3099                                 spin_lock(&l3->list_lock);
3100                         } else {
3101                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3102                         }
3103                 } else {
3104                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3105                          * partial list on free - maximum time for the
3106                          * other objects to be freed, too.
3107                          */
3108                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3109                 }
3110         }
3111 }
3112
3113 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3114 {
3115         int batchcount;
3116         struct kmem_list3 *l3;
3117         int node = numa_node_id();
3118
3119         batchcount = ac->batchcount;
3120 #if DEBUG
3121         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3122 #endif
3123         check_irq_off();
3124         l3 = cachep->nodelists[node];
3125         spin_lock(&l3->list_lock);
3126         if (l3->shared) {
3127                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3128                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3129                 if (max) {
3130                         if (batchcount > max)
3131                                 batchcount = max;
3132                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3133                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3134                         shared_array->avail += batchcount;
3135                         goto free_done;
3136                 }
3137         }
3138
3139         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3140 free_done:
3141 #if STATS
3142         {
3143                 int i = 0;
3144                 struct list_head *p;
3145
3146                 p = l3->slabs_free.next;
3147                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3148                         struct slab *slabp;
3149
3150                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3151                         BUG_ON(slabp->inuse);
3152
3153                         i++;
3154                         p = p->next;
3155                 }
3156                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3157         }
3158 #endif
3159         spin_unlock(&l3->list_lock);
3160         ac->avail -= batchcount;
3161         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3166  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3167  */
3168 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3169 {
3170         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3171
3172         check_irq_off();
3173         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3174
3175         if (cache_free_alien(cachep, objp))
3176                 return;
3177
3178         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3179                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3180                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3181                 return;
3182         } else {
3183                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3184                 cache_flusharray(cachep, ac);
3185                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3186         }
3187 }
3188
3189 /**
3190  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3191  * @cachep: The cache to allocate from.
3192  * @flags: See kmalloc().
3193  *
3194  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3195  * if the cache has no available objects.
3196  */
3197 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3198 {
3199         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3200 }
3201 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3202
3203 /**
3204  * kmem_cache_alloc - Allocate an object. The memory is set to zero.
3205  * @cache: The cache to allocate from.
3206  * @flags: See kmalloc().
3207  *
3208  * Allocate an object from this cache and set the allocated memory to zero.
3209  * The flags are only relevant if the cache has no available objects.
3210  */
3211 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3212 {
3213         void *ret = __cache_alloc(cache, flags, __builtin_return_address(0));
3214         if (ret)
3215                 memset(ret, 0, obj_size(cache));
3216         return ret;
3217 }
3218 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
3219
3220 /**
3221  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
3222  *      be a slab entry.
3223  * @cachep: the cache we're checking against
3224  * @ptr: pointer to validate
3225  *
3226  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
3227  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
3228  * part of the slab cache in question, but it at least
3229  * validates that the pointer can be dereferenced and
3230  * looks half-way sane.
3231  *
3232  * Currently only used for dentry validation.
3233  */
3234 int fastcall kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, void *ptr)
3235 {
3236         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
3237         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
3238         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
3239         unsigned long size = cachep->buffer_size;
3240         struct page *page;
3241
3242         if (unlikely(addr < min_addr))
3243                 goto out;
3244         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
3245                 goto out;
3246         if (unlikely(addr & align_mask))
3247                 goto out;
3248         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
3249                 goto out;
3250         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
3251                 goto out;
3252         page = virt_to_page(ptr);
3253         if (unlikely(!PageSlab(page)))
3254                 goto out;
3255         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
3256                 goto out;
3257         return 1;
3258 out:
3259         return 0;
3260 }
3261
3262 #ifdef CONFIG_NUMA
3263 /**
3264  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3265  * @cachep: The cache to allocate from.
3266  * @flags: See kmalloc().
3267  * @nodeid: node number of the target node.
3268  *
3269  * Identical to kmem_cache_alloc, except that this function is slow
3270  * and can sleep. And it will allocate memory on the given node, which
3271  * can improve the performance for cpu bound structures.
3272  * New and improved: it will now make sure that the object gets
3273  * put on the correct node list so that there is no false sharing.
3274  */
3275 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3276 {
3277         unsigned long save_flags;
3278         void *ptr;
3279
3280         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3281         local_irq_save(save_flags);
3282
3283         if (nodeid == -1 || nodeid == numa_node_id() ||
3284                         !cachep->nodelists[nodeid])
3285                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3286         else
3287                 ptr = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3288         local_irq_restore(save_flags);
3289
3290         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr,
3291                                            __builtin_return_address(0));
3292
3293         return ptr;
3294 }
3295 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3296
3297 void *kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3298 {
3299         struct kmem_cache *cachep;
3300
3301         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3302         if (unlikely(cachep == NULL))
3303                 return NULL;
3304         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3305 }
3306 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_node);
3307 #endif
3308
3309 /**
3310  * __do_kmalloc - allocate memory
3311  * @size: how many bytes of memory are required.
3312  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3313  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3314  */
3315 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3316                                           void *caller)
3317 {
3318         struct kmem_cache *cachep;
3319
3320         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3321          * __ with kmem_.
3322          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3323          * functions.
3324          */
3325         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3326         if (unlikely(cachep == NULL))
3327                 return NULL;
3328         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3329 }
3330
3331
3332 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3333 {
3334 #ifndef CONFIG_DEBUG_SLAB
3335         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3336 #else
3337         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3338 #endif
3339 }
3340 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3341
3342 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
3343 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3344 {
3345         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3346 }
3347 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3348 #endif
3349
3350 #ifdef CONFIG_SMP
3351 /**
3352  * __alloc_percpu - allocate one copy of the object for every present
3353  * cpu in the system, zeroing them.
3354  * Objects should be dereferenced using the per_cpu_ptr macro only.
3355  *
3356  * @size: how many bytes of memory are required.
3357  */
3358 void *__alloc_percpu(size_t size)
3359 {
3360         int i;
3361         struct percpu_data *pdata = kmalloc(sizeof(*pdata), GFP_KERNEL);
3362
3363         if (!pdata)
3364                 return NULL;
3365
3366         /*
3367          * Cannot use for_each_online_cpu since a cpu may come online
3368          * and we have no way of figuring out how to fix the array
3369          * that we have allocated then....
3370          */
3371         for_each_possible_cpu(i) {
3372                 int node = cpu_to_node(i);
3373
3374                 if (node_online(node))
3375                         pdata->ptrs[i] = kmalloc_node(size, GFP_KERNEL, node);
3376                 else
3377                         pdata->ptrs[i] = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
3378
3379                 if (!pdata->ptrs[i])
3380                         goto unwind_oom;
3381                 memset(pdata->ptrs[i], 0, size);
3382         }
3383
3384         /* Catch derefs w/o wrappers */
3385         return (void *)(~(unsigned long)pdata);
3386
3387 unwind_oom:
3388         while (--i >= 0) {
3389                 if (!cpu_possible(i))
3390                         continue;
3391                 kfree(pdata->ptrs[i]);
3392         }
3393         kfree(pdata);
3394         return NULL;
3395 }
3396 EXPORT_SYMBOL(__alloc_percpu);
3397 #endif
3398
3399 /**
3400  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3401  * @cachep: The cache the allocation was from.
3402  * @objp: The previously allocated object.
3403  *
3404  * Free an object which was previously allocated from this
3405  * cache.
3406  */
3407 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3408 {
3409         unsigned long flags;
3410
3411         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
3412
3413         local_irq_save(flags);
3414         __cache_free(cachep, objp);
3415         local_irq_restore(flags);
3416 }
3417 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3418
3419 /**
3420  * kfree - free previously allocated memory
3421  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3422  *
3423  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3424  *
3425  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3426  * or you will run into trouble.
3427  */
3428 void kfree(const void *objp)
3429 {
3430         struct kmem_cache *c;
3431         unsigned long flags;
3432
3433         if (unlikely(!objp))
3434                 return;
3435         local_irq_save(flags);
3436         kfree_debugcheck(objp);
3437         c = virt_to_cache(objp);
3438         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3439         __cache_free(c, (void *)objp);
3440         local_irq_restore(flags);
3441 }
3442 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3443
3444 #ifdef CONFIG_SMP
3445 /**
3446  * free_percpu - free previously allocated percpu memory
3447  * @objp: pointer returned by alloc_percpu.
3448  *
3449  * Don't free memory not originally allocated by alloc_percpu()
3450  * The complemented objp is to check for that.
3451  */
3452 void free_percpu(const void *objp)
3453 {
3454         int i;
3455         struct percpu_data *p = (struct percpu_data *)(~(unsigned long)objp);
3456
3457         /*
3458          * We allocate for all cpus so we cannot use for online cpu here.
3459          */
3460         for_each_possible_cpu(i)
3461             kfree(p->ptrs[i]);
3462         kfree(p);
3463 }
3464 EXPORT_SYMBOL(free_percpu);
3465 #endif
3466
3467 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3468 {
3469         return obj_size(cachep);
3470 }
3471 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3472
3473 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3474 {
3475         return cachep->name;
3476 }
3477 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3478
3479 /*
3480  * This initializes kmem_list3 or resizes varioius caches for all nodes.
3481  */
3482 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3483 {
3484         int node;
3485         struct kmem_list3 *l3;
3486         struct array_cache *new_shared;
3487         struct array_cache **new_alien;
3488
3489         for_each_online_node(node) {
3490
3491                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit);
3492                 if (!new_alien)
3493                         goto fail;
3494
3495                 new_shared = alloc_arraycache(node,
3496                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3497                                         0xbaadf00d);
3498                 if (!new_shared) {
3499                         free_alien_cache(new_alien);
3500                         goto fail;
3501                 }
3502
3503                 l3 = cachep->nodelists[node];
3504                 if (l3) {
3505                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3506
3507                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3508
3509                         if (shared)
3510                                 free_block(cachep, shared->entry,
3511                                                 shared->avail, node);
3512
3513                         l3->shared = new_shared;
3514                         if (!l3->alien) {
3515                                 l3->alien = new_alien;
3516                                 new_alien = NULL;
3517                         }
3518                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3519                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3520                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3521                         kfree(shared);
3522                         free_alien_cache(new_alien);
3523                         continue;
3524                 }
3525                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, node);
3526                 if (!l3) {
3527                         free_alien_cache(new_alien);
3528                         kfree(new_shared);
3529                         goto fail;
3530                 }
3531
3532                 kmem_list3_init(l3);
3533                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3534                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3535                 l3->shared = new_shared;
3536                 l3->alien = new_alien;
3537                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3538                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3539                 cachep->nodelists[node] = l3;
3540         }
3541         return 0;
3542
3543 fail:
3544         if (!cachep->next.next) {
3545                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3546                 node--;
3547                 while (node >= 0) {
3548                         if (cachep->nodelists[node]) {
3549                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3550
3551                                 kfree(l3->shared);
3552                                 free_alien_cache(l3->alien);
3553                                 kfree(l3);
3554                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3555                         }
3556                         node--;
3557                 }
3558         }
3559         return -ENOMEM;
3560 }
3561
3562 struct ccupdate_struct {
3563         struct kmem_cache *cachep;
3564         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3565 };
3566
3567 static void do_ccupdate_local(void *info)
3568 {
3569         struct ccupdate_struct *new = info;
3570         struct array_cache *old;
3571
3572         check_irq_off();
3573         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3574
3575         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3576         new->new[smp_processor_id()] = old;
3577 }
3578
3579 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
3580 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3581                                 int batchcount, int shared)
3582 {
3583         struct ccupdate_struct new;
3584         int i, err;
3585
3586         memset(&new.new, 0, sizeof(new.new));
3587         for_each_online_cpu(i) {
3588                 new.new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit,
3589                                                 batchcount);
3590                 if (!new.new[i]) {
3591                         for (i--; i >= 0; i--)
3592                                 kfree(new.new[i]);
3593                         return -ENOMEM;
3594                 }
3595         }
3596         new.cachep = cachep;
3597
3598         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)&new, 1, 1);
3599
3600         check_irq_on();
3601         cachep->batchcount = batchcount;
3602         cachep->limit = limit;
3603         cachep->shared = shared;
3604
3605         for_each_online_cpu(i) {
3606                 struct array_cache *ccold = new.new[i];
3607                 if (!ccold)
3608                         continue;
3609                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3610                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3611                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3612                 kfree(ccold);
3613         }
3614
3615         err = alloc_kmemlist(cachep);
3616         if (err) {
3617                 printk(KERN_ERR "alloc_kmemlist failed for %s, error %d.\n",
3618                        cachep->name, -err);
3619                 BUG();
3620         }
3621         return 0;
3622 }
3623
3624 /* Called with cache_chain_mutex held always */
3625 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3626 {
3627         int err;
3628         int limit, shared;
3629
3630         /*
3631          * The head array serves three purposes:
3632          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3633          * - reduce the number of spinlock operations.
3634          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3635          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3636          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3637          * Bonwick.
3638          */
3639         if (cachep->buffer_size > 131072)
3640                 limit = 1;
3641         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3642                 limit = 8;
3643         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3644                 limit = 24;
3645         else if (cachep->buffer_size > 256)
3646                 limit = 54;
3647         else
3648                 limit = 120;
3649
3650         /*
3651          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3652          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3653          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3654          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3655          * replaces Bonwick's magazine layer.
3656          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3657          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3658          */
3659         shared = 0;
3660 #ifdef CONFIG_SMP
3661         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE)
3662                 shared = 8;
3663 #endif
3664
3665 #if DEBUG
3666         /*
3667          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3668          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3669          */
3670         if (limit > 32)
3671                 limit = 32;
3672 #endif
3673         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
3674         if (err)
3675                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3676                        cachep->name, -err);
3677 }
3678
3679 /*
3680  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
3681  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
3682  * if drain_array() is used on the shared array.
3683  */
3684 void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
3685                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3686 {
3687         int tofree;
3688
3689         if (!ac || !ac->avail)
3690                 return;
3691         if (ac->touched && !force) {
3692                 ac->touched = 0;
3693         } else {
3694                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3695                 if (ac->avail) {
3696                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
3697                         if (tofree > ac->avail)
3698                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
3699                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
3700                         ac->avail -= tofree;
3701                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
3702                                 sizeof(void *) * ac->avail);
3703                 }
3704                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3705         }
3706 }
3707
3708 /**
3709  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3710  * @unused: unused parameter
3711  *
3712  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3713  * Purpose:
3714  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3715  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3716  *
3717  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3718  * again on the next iteration.
3719  */
3720 static void cache_reap(void *unused)
3721 {
3722         struct kmem_cache *searchp;
3723         struct kmem_list3 *l3;
3724         int node = numa_node_id();
3725
3726         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex)) {
3727                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3728                 schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work),
3729                                       REAPTIMEOUT_CPUC);
3730                 return;
3731         }
3732
3733         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
3734                 check_irq_on();
3735
3736                 /*
3737                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
3738                  * have established with reasonable certainty that
3739                  * we can do some work if the lock was obtained.
3740                  */
3741                 l3 = searchp->nodelists[node];
3742
3743                 reap_alien(searchp, l3);
3744
3745                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
3746
3747                 /*
3748                  * These are racy checks but it does not matter
3749                  * if we skip one check or scan twice.
3750                  */
3751                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
3752                         goto next;
3753
3754                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
3755
3756                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
3757
3758                 if (l3->free_touched)
3759                         l3->free_touched = 0;
3760                 else {
3761                         int freed;
3762
3763                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
3764                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3765                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3766                 }
3767 next:
3768                 cond_resched();
3769         }
3770         check_irq_on();
3771         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3772         next_reap_node();
3773         refresh_cpu_vm_stats(smp_processor_id());
3774         /* Set up the next iteration */
3775         schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work), REAPTIMEOUT_CPUC);
3776 }
3777
3778 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3779
3780 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
3781 {
3782         /*
3783          * Output format version, so at least we can change it
3784          * without _too_ many complaints.
3785          */
3786 #if STATS
3787         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
3788 #else
3789         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
3790 #endif
3791         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
3792                  "<objperslab> <pagesperslab>");
3793         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
3794         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
3795 #if STATS
3796         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
3797                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
3798         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
3799 #endif
3800         seq_putc(m, '\n');
3801 }
3802
3803 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3804 {
3805         loff_t n = *pos;
3806         struct list_head *p;
3807
3808         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3809         if (!n)
3810                 print_slabinfo_header(m);
3811         p = cache_chain.next;
3812         while (n--) {
3813                 p = p->next;
3814                 if (p == &cache_chain)
3815                         return NULL;
3816         }
3817         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
3818 }
3819
3820 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3821 {
3822         struct kmem_cache *cachep = p;
3823         ++*pos;
3824         return cachep->next.next == &cache_chain ?
3825                 NULL : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
3826 }
3827
3828 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3829 {
3830         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3831 }
3832
3833 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3834 {
3835         struct kmem_cache *cachep = p;
3836         struct slab *slabp;
3837         unsigned long active_objs;
3838         unsigned long num_objs;
3839         unsigned long active_slabs = 0;
3840         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
3841         const char *name;
3842         char *error = NULL;
3843         int node;
3844         struct kmem_list3 *l3;
3845
3846         active_objs = 0;
3847         num_slabs = 0;
3848         for_each_online_node(node) {
3849                 l3 = cachep->nodelists[node];
3850                 if (!l3)
3851                         continue;
3852
3853                 check_irq_on();
3854                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3855
3856                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
3857                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
3858                                 error = "slabs_full accounting error";
3859                         active_objs += cachep->num;
3860                         active_slabs++;
3861                 }
3862                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
3863                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
3864                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
3865                         if (!slabp->inuse && !error)
3866                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
3867                         active_objs += slabp->inuse;
3868                         active_slabs++;
3869                 }
3870                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
3871                         if (slabp->inuse && !error)
3872                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
3873                         num_slabs++;
3874                 }
3875                 free_objects += l3->free_objects;
3876                 if (l3->shared)
3877                         shared_avail += l3->shared->avail;
3878
3879                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3880         }
3881         num_slabs += active_slabs;
3882         num_objs = num_slabs * cachep->num;
3883         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
3884                 error = "free_objects accounting error";
3885
3886         name = cachep->name;
3887         if (error)
3888                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
3889
3890         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
3891                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
3892                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
3893         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
3894                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
3895         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
3896                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
3897 #if STATS
3898         {                       /* list3 stats */
3899                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3900                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3901                 unsigned long grown = cachep->grown;
3902                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3903                 unsigned long errors = cachep->errors;
3904                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3905                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3906                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3907                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3908
3909                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
3910                                 %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown,
3911                                 reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3912                                 node_frees, overflows);
3913         }
3914         /* cpu stats */
3915         {
3916                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3917                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3918                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3919                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3920
3921                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3922                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3923         }
3924 #endif
3925         seq_putc(m, '\n');
3926         return 0;
3927 }
3928
3929 /*
3930  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
3931  *
3932  * Output layout:
3933  * cache-name
3934  * num-active-objs
3935  * total-objs
3936  * object size
3937  * num-active-slabs
3938  * total-slabs
3939  * num-pages-per-slab
3940  * + further values on SMP and with statistics enabled
3941  */
3942
3943 struct seq_operations slabinfo_op = {
3944         .start = s_start,
3945         .next = s_next,
3946         .stop = s_stop,
3947         .show = s_show,
3948 };
3949
3950 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3951 /**
3952  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3953  * @file: unused
3954  * @buffer: user buffer
3955  * @count: data length
3956  * @ppos: unused
3957  */
3958 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
3959                        size_t count, loff_t *ppos)
3960 {
3961         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3962         int limit, batchcount, shared, res;
3963         struct kmem_cache *cachep;
3964
3965         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3966                 return -EINVAL;
3967         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3968                 return -EFAULT;
3969         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3970
3971         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3972         if (!tmp)
3973                 return -EINVAL;
3974         *tmp = '\0';
3975         tmp++;
3976         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3977                 return -EINVAL;
3978
3979         /* Find the cache in the chain of caches. */
3980         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3981         res = -EINVAL;
3982         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
3983                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3984                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3985                                         batchcount > limit || shared < 0) {
3986                                 res = 0;
3987                         } else {
3988                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3989                                                        batchcount, shared);
3990                         }
3991                         break;
3992                 }
3993         }
3994         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3995         if (res >= 0)
3996                 res = count;
3997         return res;
3998 }
3999
4000 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4001
4002 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4003 {
4004         loff_t n = *pos;
4005         struct list_head *p;
4006
4007         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4008         p = cache_chain.next;
4009         while (n--) {
4010                 p = p->next;
4011                 if (p == &cache_chain)
4012                         return NULL;
4013         }
4014         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4015 }
4016
4017 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4018 {
4019         unsigned long *p;
4020         int l;
4021         if (!v)
4022                 return 1;
4023         l = n[1];
4024         p = n + 2;
4025         while (l) {
4026                 int i = l/2;
4027                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4028                 if (*q == v) {
4029                         q[1]++;
4030                         return 1;
4031                 }
4032                 if (*q > v) {
4033                         l = i;
4034                 } else {
4035                         p = q + 2;
4036                         l -= i + 1;
4037                 }
4038         }
4039         if (++n[1] == n[0])
4040                 return 0;
4041         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4042         p[0] = v;
4043         p[1] = 1;
4044         return 1;
4045 }
4046
4047 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4048 {
4049         void *p;
4050         int i;
4051         if (n[0] == n[1])
4052                 return;
4053         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4054                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4055                         continue;
4056                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4057                         return;
4058         }
4059 }
4060
4061 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4062 {
4063 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4064         char *modname;
4065         const char *name;
4066         unsigned long offset, size;
4067         char namebuf[KSYM_NAME_LEN+1];
4068
4069         name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, namebuf);
4070
4071         if (name) {
4072                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4073                 if (modname)
4074                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4075                 return;
4076         }
4077 #endif
4078         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4079 }
4080
4081 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4082 {
4083         struct kmem_cache *cachep = p;
4084         struct slab *slabp;
4085         struct kmem_list3 *l3;
4086         const char *name;
4087         unsigned long *n = m->private;
4088         int node;
4089         int i;
4090
4091         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4092                 return 0;
4093         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4094                 return 0;
4095
4096         /* OK, we can do it */
4097
4098         n[1] = 0;
4099
4100         for_each_online_node(node) {
4101                 l3 = cachep->nodelists[node];
4102                 if (!l3)
4103                         continue;
4104
4105                 check_irq_on();
4106                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4107
4108                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4109                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4110                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4111                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4112                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4113         }
4114         name = cachep->name;
4115         if (n[0] == n[1]) {
4116                 /* Increase the buffer size */
4117                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4118                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4119                 if (!m->private) {
4120                         /* Too bad, we are really out */
4121                         m->private = n;
4122                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4123                         return -ENOMEM;
4124                 }
4125                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4126                 kfree(n);
4127                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4128                 /* Now make sure this entry will be retried */
4129                 m->count = m->size;
4130                 return 0;
4131         }
4132         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4133                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4134                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4135                 seq_putc(m, '\n');
4136         }
4137         return 0;
4138 }
4139
4140 struct seq_operations slabstats_op = {
4141         .start = leaks_start,
4142         .next = s_next,
4143         .stop = s_stop,
4144         .show = leaks_show,
4145 };
4146 #endif
4147 #endif
4148
4149 /**
4150  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4151  * @objp: Pointer to the object
4152  *
4153  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4154  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4155  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4156  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4157  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4158  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4159  * must not be freed during the duration of the call.
4160  */
4161 unsigned int ksize(const void *objp)
4162 {
4163         if (unlikely(objp == NULL))
4164                 return 0;
4165
4166         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4167 }