a467b308c682334254c53fdf12a6114aad1ce1fd
[pandora-kernel.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
173  * swap
174  */
175 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
176
177 /*
178  * struct array_cache
179  *
180  * Purpose:
181  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
182  * - reduce the number of linked list operations
183  * - reduce spinlock operations
184  *
185  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
186  * footprint.
187  *
188  */
189 struct array_cache {
190         unsigned int avail;
191         unsigned int limit;
192         unsigned int batchcount;
193         unsigned int touched;
194         void *entry[];  /*
195                          * Must have this definition in here for the proper
196                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
197                          * the entries.
198                          *
199                          * Entries should not be directly dereferenced as
200                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
201                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
202                          */
203 };
204
205 struct alien_cache {
206         spinlock_t lock;
207         struct array_cache ac;
208 };
209
210 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
211 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
212 {
213         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
214 }
215
216 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
217 {
218         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
219         return;
220 }
221
222 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
223 {
224         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
225 }
226
227 /*
228  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
229  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
230  */
231 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
232 struct arraycache_init {
233         struct array_cache cache;
234         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
235 };
236
237 /*
238  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
239  */
240 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
241 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
242 #define CACHE_CACHE 0
243 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
244 #define SIZE_NODE (2 * MAX_NUMNODES)
245
246 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
247                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
248 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
249                         int node, struct list_head *list);
250 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
251 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
252 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
253
254 static int slab_early_init = 1;
255
256 #define INDEX_AC kmalloc_index(sizeof(struct arraycache_init))
257 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
258
259 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
260 {
261         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
262         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
263         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
264         parent->shared = NULL;
265         parent->alien = NULL;
266         parent->colour_next = 0;
267         spin_lock_init(&parent->list_lock);
268         parent->free_objects = 0;
269         parent->free_touched = 0;
270 }
271
272 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
273         do {                                                            \
274                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
275                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
276         } while (0)
277
278 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
279         do {                                                            \
280         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
281         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
282         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
283         } while (0)
284
285 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
286 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
287
288 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
289 /*
290  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
291  * cpucache drain/refill cycles.
292  *
293  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
294  * which could lock up otherwise freeable slabs.
295  */
296 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
297 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
298
299 #if STATS
300 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
301 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
302 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
303 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
304 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
305 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
306         do {                                                            \
307                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
308                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
309         } while (0)
310 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
311 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
312 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
313 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
314 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
315         do {                                                            \
316                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
317                         (x)->max_freeable = i;                          \
318         } while (0)
319 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
320 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
321 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
322 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
323 #else
324 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
325 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
326 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
327 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
328 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
329 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
330 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
331 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
332 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
333 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
334 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
335 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
336 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
337 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
338 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
339 #endif
340
341 #if DEBUG
342
343 /*
344  * memory layout of objects:
345  * 0            : objp
346  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
347  *              the end of an object is aligned with the end of the real
348  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
349  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
350  *              redzone word.
351  * cachep->obj_offset: The real object.
352  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
353  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
354  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
355  */
356 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
357 {
358         return cachep->obj_offset;
359 }
360
361 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
362 {
363         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
364         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
365                                       sizeof(unsigned long long));
366 }
367
368 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
369 {
370         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
371         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
372                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
373                                               sizeof(unsigned long long) -
374                                               REDZONE_ALIGN);
375         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
376                                        sizeof(unsigned long long));
377 }
378
379 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
380 {
381         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
382         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
383 }
384
385 #else
386
387 #define obj_offset(x)                   0
388 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
389 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
390 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
391
392 #endif
393
394 #define OBJECT_FREE (0)
395 #define OBJECT_ACTIVE (1)
396
397 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
398
399 static void set_obj_status(struct page *page, int idx, int val)
400 {
401         int freelist_size;
402         char *status;
403         struct kmem_cache *cachep = page->slab_cache;
404
405         freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
406         status = (char *)page->freelist + freelist_size;
407         status[idx] = val;
408 }
409
410 static inline unsigned int get_obj_status(struct page *page, int idx)
411 {
412         int freelist_size;
413         char *status;
414         struct kmem_cache *cachep = page->slab_cache;
415
416         freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
417         status = (char *)page->freelist + freelist_size;
418
419         return status[idx];
420 }
421
422 #else
423 static inline void set_obj_status(struct page *page, int idx, int val) {}
424
425 #endif
426
427 /*
428  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
429  * overridden on the command line.
430  */
431 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
432 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
433 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
434 static bool slab_max_order_set __initdata;
435
436 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
437 {
438         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
439         return page->slab_cache;
440 }
441
442 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
443                                  unsigned int idx)
444 {
445         return page->s_mem + cache->size * idx;
446 }
447
448 /*
449  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
450  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
451  *   we can replace (offset / cache->size) by
452  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
453  */
454 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
455                                         const struct page *page, void *obj)
456 {
457         u32 offset = (obj - page->s_mem);
458         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
459 }
460
461 static struct arraycache_init initarray_generic =
462     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
463
464 /* internal cache of cache description objs */
465 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
466         .batchcount = 1,
467         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
468         .shared = 1,
469         .size = sizeof(struct kmem_cache),
470         .name = "kmem_cache",
471 };
472
473 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
474
475 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
476
477 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
478 {
479         return cachep->array[smp_processor_id()];
480 }
481
482 static size_t calculate_freelist_size(int nr_objs, size_t align)
483 {
484         size_t freelist_size;
485
486         freelist_size = nr_objs * sizeof(freelist_idx_t);
487         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK))
488                 freelist_size += nr_objs * sizeof(char);
489
490         if (align)
491                 freelist_size = ALIGN(freelist_size, align);
492
493         return freelist_size;
494 }
495
496 static int calculate_nr_objs(size_t slab_size, size_t buffer_size,
497                                 size_t idx_size, size_t align)
498 {
499         int nr_objs;
500         size_t remained_size;
501         size_t freelist_size;
502         int extra_space = 0;
503
504         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK))
505                 extra_space = sizeof(char);
506         /*
507          * Ignore padding for the initial guess. The padding
508          * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
509          * least @align. In the worst case, this result will
510          * be one greater than the number of objects that fit
511          * into the memory allocation when taking the padding
512          * into account.
513          */
514         nr_objs = slab_size / (buffer_size + idx_size + extra_space);
515
516         /*
517          * This calculated number will be either the right
518          * amount, or one greater than what we want.
519          */
520         remained_size = slab_size - nr_objs * buffer_size;
521         freelist_size = calculate_freelist_size(nr_objs, align);
522         if (remained_size < freelist_size)
523                 nr_objs--;
524
525         return nr_objs;
526 }
527
528 /*
529  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
530  */
531 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
532                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
533                            unsigned int *num)
534 {
535         int nr_objs;
536         size_t mgmt_size;
537         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
538
539         /*
540          * The slab management structure can be either off the slab or
541          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
542          * slab is used for:
543          *
544          * - One unsigned int for each object
545          * - Padding to respect alignment of @align
546          * - @buffer_size bytes for each object
547          *
548          * If the slab management structure is off the slab, then the
549          * alignment will already be calculated into the size. Because
550          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
551          * correct alignment when allocated.
552          */
553         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
554                 mgmt_size = 0;
555                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
556
557         } else {
558                 nr_objs = calculate_nr_objs(slab_size, buffer_size,
559                                         sizeof(freelist_idx_t), align);
560                 mgmt_size = calculate_freelist_size(nr_objs, align);
561         }
562         *num = nr_objs;
563         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
564 }
565
566 #if DEBUG
567 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
568
569 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
570                         char *msg)
571 {
572         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
573                function, cachep->name, msg);
574         dump_stack();
575         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
576 }
577 #endif
578
579 /*
580  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
581  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
582  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
583  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
584  * line
585   */
586
587 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
588 static int __init noaliencache_setup(char *s)
589 {
590         use_alien_caches = 0;
591         return 1;
592 }
593 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
594
595 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
596 {
597         get_option(&str, &slab_max_order);
598         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
599                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
600         slab_max_order_set = true;
601
602         return 1;
603 }
604 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
605
606 #ifdef CONFIG_NUMA
607 /*
608  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
609  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
610  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
611  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
612  */
613 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
614
615 static void init_reap_node(int cpu)
616 {
617         int node;
618
619         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
620         if (node == MAX_NUMNODES)
621                 node = first_node(node_online_map);
622
623         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
624 }
625
626 static void next_reap_node(void)
627 {
628         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
629
630         node = next_node(node, node_online_map);
631         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
632                 node = first_node(node_online_map);
633         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
634 }
635
636 #else
637 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
638 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
639 #endif
640
641 /*
642  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
643  * via the workqueue/eventd.
644  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
645  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
646  * lock.
647  */
648 static void start_cpu_timer(int cpu)
649 {
650         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
651
652         /*
653          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
654          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
655          * at that time.
656          */
657         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
658                 init_reap_node(cpu);
659                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
660                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
661                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
662         }
663 }
664
665 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
666 {
667         /*
668          * The array_cache structures contain pointers to free object.
669          * However, when such objects are allocated or transferred to another
670          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
671          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
672          * not scan such objects.
673          */
674         kmemleak_no_scan(ac);
675         if (ac) {
676                 ac->avail = 0;
677                 ac->limit = limit;
678                 ac->batchcount = batch;
679                 ac->touched = 0;
680         }
681 }
682
683 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
684                                             int batchcount, gfp_t gfp)
685 {
686         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
687         struct array_cache *ac = NULL;
688
689         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
690         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
691         return ac;
692 }
693
694 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct page *page)
695 {
696         return PageSlabPfmemalloc(page);
697 }
698
699 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
700 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
701                                                 struct array_cache *ac)
702 {
703         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, numa_mem_id());
704         struct page *page;
705         unsigned long flags;
706
707         if (!pfmemalloc_active)
708                 return;
709
710         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
711         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
712                 if (is_slab_pfmemalloc(page))
713                         goto out;
714
715         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
716                 if (is_slab_pfmemalloc(page))
717                         goto out;
718
719         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
720                 if (is_slab_pfmemalloc(page))
721                         goto out;
722
723         pfmemalloc_active = false;
724 out:
725         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
726 }
727
728 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
729                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
730 {
731         int i;
732         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
733
734         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
735         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
736                 struct kmem_cache_node *n;
737
738                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
739                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
740                         return objp;
741                 }
742
743                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
744                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
745                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
746                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
747                                 objp = ac->entry[i];
748                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
749                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
750                                 return objp;
751                         }
752                 }
753
754                 /*
755                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
756                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
757                  */
758                 n = get_node(cachep, numa_mem_id());
759                 if (!list_empty(&n->slabs_free) && force_refill) {
760                         struct page *page = virt_to_head_page(objp);
761                         ClearPageSlabPfmemalloc(page);
762                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
763                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
764                         return objp;
765                 }
766
767                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
768                 ac->avail++;
769                 objp = NULL;
770         }
771
772         return objp;
773 }
774
775 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
776                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
777 {
778         void *objp;
779
780         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
781                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
782         else
783                 objp = ac->entry[--ac->avail];
784
785         return objp;
786 }
787
788 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
789                                                                 void *objp)
790 {
791         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
792                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
793                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
794                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
795                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
796         }
797
798         return objp;
799 }
800
801 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
802                                                                 void *objp)
803 {
804         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
805                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
806
807         ac->entry[ac->avail++] = objp;
808 }
809
810 /*
811  * Transfer objects in one arraycache to another.
812  * Locking must be handled by the caller.
813  *
814  * Return the number of entries transferred.
815  */
816 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
817                 struct array_cache *from, unsigned int max)
818 {
819         /* Figure out how many entries to transfer */
820         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
821
822         if (!nr)
823                 return 0;
824
825         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
826                         sizeof(void *) *nr);
827
828         from->avail -= nr;
829         to->avail += nr;
830         return nr;
831 }
832
833 #ifndef CONFIG_NUMA
834
835 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
836 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
837
838 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
839                                                 int limit, gfp_t gfp)
840 {
841         return (struct alien_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
842 }
843
844 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
845 {
846 }
847
848 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
849 {
850         return 0;
851 }
852
853 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
854                 gfp_t flags)
855 {
856         return NULL;
857 }
858
859 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
860                  gfp_t flags, int nodeid)
861 {
862         return NULL;
863 }
864
865 #else   /* CONFIG_NUMA */
866
867 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
868 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
869
870 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
871                                                 int batch, gfp_t gfp)
872 {
873         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
874         struct alien_cache *alc = NULL;
875
876         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
877         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
878         spin_lock_init(&alc->lock);
879         return alc;
880 }
881
882 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
883 {
884         struct alien_cache **alc_ptr;
885         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
886         int i;
887
888         if (limit > 1)
889                 limit = 12;
890         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
891         if (!alc_ptr)
892                 return NULL;
893
894         for_each_node(i) {
895                 if (i == node || !node_online(i))
896                         continue;
897                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
898                 if (!alc_ptr[i]) {
899                         for (i--; i >= 0; i--)
900                                 kfree(alc_ptr[i]);
901                         kfree(alc_ptr);
902                         return NULL;
903                 }
904         }
905         return alc_ptr;
906 }
907
908 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
909 {
910         int i;
911
912         if (!alc_ptr)
913                 return;
914         for_each_node(i)
915             kfree(alc_ptr[i]);
916         kfree(alc_ptr);
917 }
918
919 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
920                                 struct array_cache *ac, int node,
921                                 struct list_head *list)
922 {
923         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
924
925         if (ac->avail) {
926                 spin_lock(&n->list_lock);
927                 /*
928                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
929                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
930                  * into the free lists and getting them back later.
931                  */
932                 if (n->shared)
933                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
934
935                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
936                 ac->avail = 0;
937                 spin_unlock(&n->list_lock);
938         }
939 }
940
941 /*
942  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
943  */
944 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
945 {
946         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
947
948         if (n->alien) {
949                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
950                 struct array_cache *ac;
951
952                 if (alc) {
953                         ac = &alc->ac;
954                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
955                                 LIST_HEAD(list);
956
957                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
958                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
959                                 slabs_destroy(cachep, &list);
960                         }
961                 }
962         }
963 }
964
965 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
966                                 struct alien_cache **alien)
967 {
968         int i = 0;
969         struct alien_cache *alc;
970         struct array_cache *ac;
971         unsigned long flags;
972
973         for_each_online_node(i) {
974                 alc = alien[i];
975                 if (alc) {
976                         LIST_HEAD(list);
977
978                         ac = &alc->ac;
979                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
980                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
981                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
982                         slabs_destroy(cachep, &list);
983                 }
984         }
985 }
986
987 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
988 {
989         int nodeid = page_to_nid(virt_to_page(objp));
990         struct kmem_cache_node *n;
991         struct alien_cache *alien = NULL;
992         struct array_cache *ac;
993         int node;
994         LIST_HEAD(list);
995
996         node = numa_mem_id();
997
998         /*
999          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1000          * cache on this cpu.
1001          */
1002         if (likely(nodeid == node))
1003                 return 0;
1004
1005         n = get_node(cachep, node);
1006         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1007         if (n->alien && n->alien[nodeid]) {
1008                 alien = n->alien[nodeid];
1009                 ac = &alien->ac;
1010                 spin_lock(&alien->lock);
1011                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
1012                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1013                         __drain_alien_cache(cachep, ac, nodeid, &list);
1014                 }
1015                 ac_put_obj(cachep, ac, objp);
1016                 spin_unlock(&alien->lock);
1017                 slabs_destroy(cachep, &list);
1018         } else {
1019                 n = get_node(cachep, nodeid);
1020                 spin_lock(&n->list_lock);
1021                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid, &list);
1022                 spin_unlock(&n->list_lock);
1023                 slabs_destroy(cachep, &list);
1024         }
1025         return 1;
1026 }
1027 #endif
1028
1029 /*
1030  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
1031  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
1032  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1033  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
1034  * already in use.
1035  *
1036  * Must hold slab_mutex.
1037  */
1038 static int init_cache_node_node(int node)
1039 {
1040         struct kmem_cache *cachep;
1041         struct kmem_cache_node *n;
1042         const size_t memsize = sizeof(struct kmem_cache_node);
1043
1044         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1045                 /*
1046                  * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
1047                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1048                  * node has not already allocated this
1049                  */
1050                 n = get_node(cachep, node);
1051                 if (!n) {
1052                         n = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1053                         if (!n)
1054                                 return -ENOMEM;
1055                         kmem_cache_node_init(n);
1056                         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1057                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1058
1059                         /*
1060                          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
1061                          * come and go.  slab_mutex is sufficient
1062                          * protection here.
1063                          */
1064                         cachep->node[node] = n;
1065                 }
1066
1067                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1068                 n->free_limit =
1069                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1070                         cachep->batchcount + cachep->num;
1071                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1072         }
1073         return 0;
1074 }
1075
1076 static inline int slabs_tofree(struct kmem_cache *cachep,
1077                                                 struct kmem_cache_node *n)
1078 {
1079         return (n->free_objects + cachep->num - 1) / cachep->num;
1080 }
1081
1082 static void cpuup_canceled(long cpu)
1083 {
1084         struct kmem_cache *cachep;
1085         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1086         int node = cpu_to_mem(cpu);
1087         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1088
1089         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1090                 struct array_cache *nc;
1091                 struct array_cache *shared;
1092                 struct alien_cache **alien;
1093                 LIST_HEAD(list);
1094
1095                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1096                 nc = cachep->array[cpu];
1097                 cachep->array[cpu] = NULL;
1098                 n = get_node(cachep, node);
1099
1100                 if (!n)
1101                         goto free_array_cache;
1102
1103                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1104
1105                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1106                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1107                 if (nc)
1108                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1109
1110                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1111                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1112                         goto free_array_cache;
1113                 }
1114
1115                 shared = n->shared;
1116                 if (shared) {
1117                         free_block(cachep, shared->entry,
1118                                    shared->avail, node, &list);
1119                         n->shared = NULL;
1120                 }
1121
1122                 alien = n->alien;
1123                 n->alien = NULL;
1124
1125                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1126
1127                 kfree(shared);
1128                 if (alien) {
1129                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1130                         free_alien_cache(alien);
1131                 }
1132 free_array_cache:
1133                 slabs_destroy(cachep, &list);
1134                 kfree(nc);
1135         }
1136         /*
1137          * In the previous loop, all the objects were freed to
1138          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1139          * shrink each nodelist to its limit.
1140          */
1141         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1142                 n = get_node(cachep, node);
1143                 if (!n)
1144                         continue;
1145                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1146         }
1147 }
1148
1149 static int cpuup_prepare(long cpu)
1150 {
1151         struct kmem_cache *cachep;
1152         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1153         int node = cpu_to_mem(cpu);
1154         int err;
1155
1156         /*
1157          * We need to do this right in the beginning since
1158          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1159          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1160          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1161          */
1162         err = init_cache_node_node(node);
1163         if (err < 0)
1164                 goto bad;
1165
1166         /*
1167          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1168          * array caches
1169          */
1170         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1171                 struct array_cache *nc;
1172                 struct array_cache *shared = NULL;
1173                 struct alien_cache **alien = NULL;
1174
1175                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1176                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1177                 if (!nc)
1178                         goto bad;
1179                 if (cachep->shared) {
1180                         shared = alloc_arraycache(node,
1181                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1182                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1183                         if (!shared) {
1184                                 kfree(nc);
1185                                 goto bad;
1186                         }
1187                 }
1188                 if (use_alien_caches) {
1189                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1190                         if (!alien) {
1191                                 kfree(shared);
1192                                 kfree(nc);
1193                                 goto bad;
1194                         }
1195                 }
1196                 cachep->array[cpu] = nc;
1197                 n = get_node(cachep, node);
1198                 BUG_ON(!n);
1199
1200                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1201                 if (!n->shared) {
1202                         /*
1203                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1204                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1205                          */
1206                         n->shared = shared;
1207                         shared = NULL;
1208                 }
1209 #ifdef CONFIG_NUMA
1210                 if (!n->alien) {
1211                         n->alien = alien;
1212                         alien = NULL;
1213                 }
1214 #endif
1215                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1216                 kfree(shared);
1217                 free_alien_cache(alien);
1218         }
1219
1220         return 0;
1221 bad:
1222         cpuup_canceled(cpu);
1223         return -ENOMEM;
1224 }
1225
1226 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1227                                     unsigned long action, void *hcpu)
1228 {
1229         long cpu = (long)hcpu;
1230         int err = 0;
1231
1232         switch (action) {
1233         case CPU_UP_PREPARE:
1234         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1235                 mutex_lock(&slab_mutex);
1236                 err = cpuup_prepare(cpu);
1237                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1238                 break;
1239         case CPU_ONLINE:
1240         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1241                 start_cpu_timer(cpu);
1242                 break;
1243 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1244         case CPU_DOWN_PREPARE:
1245         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1246                 /*
1247                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1248                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1249                  * anything expensive but will only modify reap_work
1250                  * and reschedule the timer.
1251                 */
1252                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1253                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1254                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1255                 break;
1256         case CPU_DOWN_FAILED:
1257         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1258                 start_cpu_timer(cpu);
1259                 break;
1260         case CPU_DEAD:
1261         case CPU_DEAD_FROZEN:
1262                 /*
1263                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1264                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1265                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1266                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1267                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1268                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1269                  */
1270                 /* fall through */
1271 #endif
1272         case CPU_UP_CANCELED:
1273         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1274                 mutex_lock(&slab_mutex);
1275                 cpuup_canceled(cpu);
1276                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1277                 break;
1278         }
1279         return notifier_from_errno(err);
1280 }
1281
1282 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1283         &cpuup_callback, NULL, 0
1284 };
1285
1286 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1287 /*
1288  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1289  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1290  * removed.
1291  *
1292  * Must hold slab_mutex.
1293  */
1294 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1295 {
1296         struct kmem_cache *cachep;
1297         int ret = 0;
1298
1299         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1300                 struct kmem_cache_node *n;
1301
1302                 n = get_node(cachep, node);
1303                 if (!n)
1304                         continue;
1305
1306                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1307
1308                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1309                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1310                         ret = -EBUSY;
1311                         break;
1312                 }
1313         }
1314         return ret;
1315 }
1316
1317 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1318                                         unsigned long action, void *arg)
1319 {
1320         struct memory_notify *mnb = arg;
1321         int ret = 0;
1322         int nid;
1323
1324         nid = mnb->status_change_nid;
1325         if (nid < 0)
1326                 goto out;
1327
1328         switch (action) {
1329         case MEM_GOING_ONLINE:
1330                 mutex_lock(&slab_mutex);
1331                 ret = init_cache_node_node(nid);
1332                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1333                 break;
1334         case MEM_GOING_OFFLINE:
1335                 mutex_lock(&slab_mutex);
1336                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1337                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1338                 break;
1339         case MEM_ONLINE:
1340         case MEM_OFFLINE:
1341         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1342         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1343                 break;
1344         }
1345 out:
1346         return notifier_from_errno(ret);
1347 }
1348 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1349
1350 /*
1351  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1352  */
1353 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1354                                 int nodeid)
1355 {
1356         struct kmem_cache_node *ptr;
1357
1358         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1359         BUG_ON(!ptr);
1360
1361         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1362         /*
1363          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1364          */
1365         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1366
1367         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1368         cachep->node[nodeid] = ptr;
1369 }
1370
1371 /*
1372  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1373  * size of kmem_cache_node.
1374  */
1375 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1376 {
1377         int node;
1378
1379         for_each_online_node(node) {
1380                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1381                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1382                     REAPTIMEOUT_NODE +
1383                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1384         }
1385 }
1386
1387 /*
1388  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1389  * the node pointer.
1390  */
1391 static void setup_node_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1392 {
1393         cachep->node = (struct kmem_cache_node **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1398  * before smp_init().
1399  */
1400 void __init kmem_cache_init(void)
1401 {
1402         int i;
1403
1404         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1405                                         sizeof(struct rcu_head));
1406         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1407         setup_node_pointer(kmem_cache);
1408
1409         if (num_possible_nodes() == 1)
1410                 use_alien_caches = 0;
1411
1412         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1413                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1414
1415         set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1416
1417         /*
1418          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1419          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1420          * not overridden on the command line.
1421          */
1422         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1423                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1424
1425         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1426          * from caches that do not exist yet:
1427          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1428          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1429          *    kmem_cache is statically allocated.
1430          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1431          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1432          *    array at the end of the bootstrap.
1433          * 2) Create the first kmalloc cache.
1434          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1435          *    An __init data area is used for the head array.
1436          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1437          *    head arrays.
1438          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1439          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1440          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1441          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1442          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1443          */
1444
1445         /* 1) create the kmem_cache */
1446
1447         /*
1448          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1449          */
1450         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1451                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1452                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1453                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1454         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1455
1456         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1457
1458         /*
1459          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1460          * kmem_cache_node structures first.  Without this, further allocations will
1461          * bug.
1462          */
1463
1464         kmalloc_caches[INDEX_AC] = create_kmalloc_cache("kmalloc-ac",
1465                                         kmalloc_size(INDEX_AC), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1466
1467         if (INDEX_AC != INDEX_NODE)
1468                 kmalloc_caches[INDEX_NODE] =
1469                         create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1470                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1471
1472         slab_early_init = 0;
1473
1474         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1475         {
1476                 struct array_cache *ptr;
1477
1478                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1479
1480                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1481                        sizeof(struct arraycache_init));
1482
1483                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1484
1485                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1486
1487                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC])
1488                        != &initarray_generic.cache);
1489                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC]),
1490                        sizeof(struct arraycache_init));
1491
1492                 kmalloc_caches[INDEX_AC]->array[smp_processor_id()] = ptr;
1493         }
1494         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1495         {
1496                 int nid;
1497
1498                 for_each_online_node(nid) {
1499                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1500
1501                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_AC],
1502                                   &init_kmem_cache_node[SIZE_AC + nid], nid);
1503
1504                         if (INDEX_AC != INDEX_NODE) {
1505                                 init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1506                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1507                         }
1508                 }
1509         }
1510
1511         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1512 }
1513
1514 void __init kmem_cache_init_late(void)
1515 {
1516         struct kmem_cache *cachep;
1517
1518         slab_state = UP;
1519
1520         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1521         mutex_lock(&slab_mutex);
1522         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1523                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1524                         BUG();
1525         mutex_unlock(&slab_mutex);
1526
1527         /* Done! */
1528         slab_state = FULL;
1529
1530         /*
1531          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1532          * cpu_cache_get for all new cpus
1533          */
1534         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1535
1536 #ifdef CONFIG_NUMA
1537         /*
1538          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1539          * node.
1540          */
1541         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1542 #endif
1543
1544         /*
1545          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1546          * of the kernel is not yet operational.
1547          */
1548 }
1549
1550 static int __init cpucache_init(void)
1551 {
1552         int cpu;
1553
1554         /*
1555          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1556          */
1557         for_each_online_cpu(cpu)
1558                 start_cpu_timer(cpu);
1559
1560         /* Done! */
1561         slab_state = FULL;
1562         return 0;
1563 }
1564 __initcall(cpucache_init);
1565
1566 static noinline void
1567 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1568 {
1569 #if DEBUG
1570         struct kmem_cache_node *n;
1571         struct page *page;
1572         unsigned long flags;
1573         int node;
1574         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1575                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1576
1577         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1578                 return;
1579
1580         printk(KERN_WARNING
1581                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1582                 nodeid, gfpflags);
1583         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1584                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1585
1586         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1587                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1588                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1589
1590                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1591                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1592                         active_objs += cachep->num;
1593                         active_slabs++;
1594                 }
1595                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1596                         active_objs += page->active;
1597                         active_slabs++;
1598                 }
1599                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1600                         num_slabs++;
1601
1602                 free_objects += n->free_objects;
1603                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1604
1605                 num_slabs += active_slabs;
1606                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1607                 printk(KERN_WARNING
1608                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1609                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1610                         free_objects);
1611         }
1612 #endif
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1617  * kmem_cache_node ->list_lock.
1618  *
1619  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1620  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1621  * would be relatively rare and ignorable.
1622  */
1623 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1624                                                                 int nodeid)
1625 {
1626         struct page *page;
1627         int nr_pages;
1628
1629         flags |= cachep->allocflags;
1630         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1631                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1632
1633         if (memcg_charge_slab(cachep, flags, cachep->gfporder))
1634                 return NULL;
1635
1636         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1637         if (!page) {
1638                 memcg_uncharge_slab(cachep, cachep->gfporder);
1639                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1640                 return NULL;
1641         }
1642
1643         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1644         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1645                 pfmemalloc_active = true;
1646
1647         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1648         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1649                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1650                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1651         else
1652                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1653                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1654         __SetPageSlab(page);
1655         if (page->pfmemalloc)
1656                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1657
1658         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1659                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1660
1661                 if (cachep->ctor)
1662                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1663                 else
1664                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1665         }
1666
1667         return page;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Interface to system's page release.
1672  */
1673 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1674 {
1675         const unsigned long nr_freed = (1 << cachep->gfporder);
1676
1677         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1678
1679         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1680                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1681                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1682         else
1683                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1684                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1685
1686         BUG_ON(!PageSlab(page));
1687         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1688         __ClearPageSlab(page);
1689         page_mapcount_reset(page);
1690         page->mapping = NULL;
1691
1692         if (current->reclaim_state)
1693                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1694         __free_pages(page, cachep->gfporder);
1695         memcg_uncharge_slab(cachep, cachep->gfporder);
1696 }
1697
1698 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1699 {
1700         struct kmem_cache *cachep;
1701         struct page *page;
1702
1703         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1704         cachep = page->slab_cache;
1705
1706         kmem_freepages(cachep, page);
1707 }
1708
1709 #if DEBUG
1710
1711 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1712 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1713                             unsigned long caller)
1714 {
1715         int size = cachep->object_size;
1716
1717         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1718
1719         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1720                 return;
1721
1722         *addr++ = 0x12345678;
1723         *addr++ = caller;
1724         *addr++ = smp_processor_id();
1725         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1726         {
1727                 unsigned long *sptr = &caller;
1728                 unsigned long svalue;
1729
1730                 while (!kstack_end(sptr)) {
1731                         svalue = *sptr++;
1732                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1733                                 *addr++ = svalue;
1734                                 size -= sizeof(unsigned long);
1735                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1736                                         break;
1737                         }
1738                 }
1739
1740         }
1741         *addr++ = 0x87654321;
1742 }
1743 #endif
1744
1745 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1746 {
1747         int size = cachep->object_size;
1748         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1749
1750         memset(addr, val, size);
1751         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1752 }
1753
1754 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1755 {
1756         int i;
1757         unsigned char error = 0;
1758         int bad_count = 0;
1759
1760         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1761         for (i = 0; i < limit; i++) {
1762                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1763                         error = data[offset + i];
1764                         bad_count++;
1765                 }
1766         }
1767         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1768                         &data[offset], limit, 1);
1769
1770         if (bad_count == 1) {
1771                 error ^= POISON_FREE;
1772                 if (!(error & (error - 1))) {
1773                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1774                                         "bad RAM.\n");
1775 #ifdef CONFIG_X86
1776                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1777                                         "test tool.\n");
1778 #else
1779                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1780 #endif
1781                 }
1782         }
1783 }
1784 #endif
1785
1786 #if DEBUG
1787
1788 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1789 {
1790         int i, size;
1791         char *realobj;
1792
1793         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1794                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1795                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1796                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1797         }
1798
1799         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1800                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1801                        *dbg_userword(cachep, objp),
1802                        *dbg_userword(cachep, objp));
1803         }
1804         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1805         size = cachep->object_size;
1806         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1807                 int limit;
1808                 limit = 16;
1809                 if (i + limit > size)
1810                         limit = size - i;
1811                 dump_line(realobj, i, limit);
1812         }
1813 }
1814
1815 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1816 {
1817         char *realobj;
1818         int size, i;
1819         int lines = 0;
1820
1821         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1822         size = cachep->object_size;
1823
1824         for (i = 0; i < size; i++) {
1825                 char exp = POISON_FREE;
1826                 if (i == size - 1)
1827                         exp = POISON_END;
1828                 if (realobj[i] != exp) {
1829                         int limit;
1830                         /* Mismatch ! */
1831                         /* Print header */
1832                         if (lines == 0) {
1833                                 printk(KERN_ERR
1834                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1835                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
1836                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1837                         }
1838                         /* Hexdump the affected line */
1839                         i = (i / 16) * 16;
1840                         limit = 16;
1841                         if (i + limit > size)
1842                                 limit = size - i;
1843                         dump_line(realobj, i, limit);
1844                         i += 16;
1845                         lines++;
1846                         /* Limit to 5 lines */
1847                         if (lines > 5)
1848                                 break;
1849                 }
1850         }
1851         if (lines != 0) {
1852                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1853                  * exist:
1854                  */
1855                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1856                 unsigned int objnr;
1857
1858                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1859                 if (objnr) {
1860                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1861                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1862                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1863                                realobj, size);
1864                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1865                 }
1866                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1867                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1868                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1869                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1870                                realobj, size);
1871                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1872                 }
1873         }
1874 }
1875 #endif
1876
1877 #if DEBUG
1878 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1879                                                 struct page *page)
1880 {
1881         int i;
1882         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1883                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1884
1885                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1886 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1887                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
1888                                         OFF_SLAB(cachep))
1889                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1890                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
1891                         else
1892                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1893 #else
1894                         check_poison_obj(cachep, objp);
1895 #endif
1896                 }
1897                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1898                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1899                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1900                                            "was overwritten");
1901                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1902                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1903                                            "was overwritten");
1904                 }
1905         }
1906 }
1907 #else
1908 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1909                                                 struct page *page)
1910 {
1911 }
1912 #endif
1913
1914 /**
1915  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1916  * @cachep: cache pointer being destroyed
1917  * @page: page pointer being destroyed
1918  *
1919  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1920  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1921  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1922  */
1923 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1924 {
1925         void *freelist;
1926
1927         freelist = page->freelist;
1928         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1929         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1930                 struct rcu_head *head;
1931
1932                 /*
1933                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU.
1934                  * slab_page has been overloeaded over the LRU,
1935                  * however it is not used from now on so that
1936                  * we can use it safely.
1937                  */
1938                 head = (void *)&page->rcu_head;
1939                 call_rcu(head, kmem_rcu_free);
1940
1941         } else {
1942                 kmem_freepages(cachep, page);
1943         }
1944
1945         /*
1946          * From now on, we don't use freelist
1947          * although actual page can be freed in rcu context
1948          */
1949         if (OFF_SLAB(cachep))
1950                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1951 }
1952
1953 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1954 {
1955         struct page *page, *n;
1956
1957         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1958                 list_del(&page->lru);
1959                 slab_destroy(cachep, page);
1960         }
1961 }
1962
1963 /**
1964  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1965  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1966  * @size: size of objects to be created in this cache.
1967  * @align: required alignment for the objects.
1968  * @flags: slab allocation flags
1969  *
1970  * Also calculates the number of objects per slab.
1971  *
1972  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1973  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1974  * towards high-order requests, this should be changed.
1975  */
1976 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1977                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
1978 {
1979         unsigned long offslab_limit;
1980         size_t left_over = 0;
1981         int gfporder;
1982
1983         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1984                 unsigned int num;
1985                 size_t remainder;
1986
1987                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
1988                 if (!num)
1989                         continue;
1990
1991                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1992                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1993                         break;
1994
1995                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1996                         size_t freelist_size_per_obj = sizeof(freelist_idx_t);
1997                         /*
1998                          * Max number of objs-per-slab for caches which
1999                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2000                          * looping condition in cache_grow().
2001                          */
2002                         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK))
2003                                 freelist_size_per_obj += sizeof(char);
2004                         offslab_limit = size;
2005                         offslab_limit /= freelist_size_per_obj;
2006
2007                         if (num > offslab_limit)
2008                                 break;
2009                 }
2010
2011                 /* Found something acceptable - save it away */
2012                 cachep->num = num;
2013                 cachep->gfporder = gfporder;
2014                 left_over = remainder;
2015
2016                 /*
2017                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2018                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2019                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2020                  */
2021                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2022                         break;
2023
2024                 /*
2025                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2026                  * currently bad for the gfp()s.
2027                  */
2028                 if (gfporder >= slab_max_order)
2029                         break;
2030
2031                 /*
2032                  * Acceptable internal fragmentation?
2033                  */
2034                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2035                         break;
2036         }
2037         return left_over;
2038 }
2039
2040 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2041 {
2042         if (slab_state >= FULL)
2043                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2044
2045         if (slab_state == DOWN) {
2046                 /*
2047                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2048                  * The setup_node is taken care
2049                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2050                  */
2051                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2052                 slab_state = PARTIAL;
2053         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2054                 /*
2055                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2056                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2057                  * further caches will BUG().
2058                  */
2059                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2060
2061                 /*
2062                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_cache_node)) is
2063                  * the second cache, then we need to set up all its node/,
2064                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2065                  */
2066                 set_up_node(cachep, SIZE_AC);
2067                 if (INDEX_AC == INDEX_NODE)
2068                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2069                 else
2070                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2071         } else {
2072                 /* Remaining boot caches */
2073                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2074                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2075
2076                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2077                         set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
2078                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2079                 } else {
2080                         int node;
2081                         for_each_online_node(node) {
2082                                 cachep->node[node] =
2083                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node),
2084                                                 gfp, node);
2085                                 BUG_ON(!cachep->node[node]);
2086                                 kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
2087                         }
2088                 }
2089         }
2090         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
2091                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
2092                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
2093
2094         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2095         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2096         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2097         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2098         cachep->batchcount = 1;
2099         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2100         return 0;
2101 }
2102
2103 /**
2104  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2105  * @cachep: cache management descriptor
2106  * @flags: SLAB flags
2107  *
2108  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2109  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2110  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2111  *
2112  * The flags are
2113  *
2114  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2115  * to catch references to uninitialised memory.
2116  *
2117  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2118  * for buffer overruns.
2119  *
2120  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2121  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2122  * as davem.
2123  */
2124 int
2125 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2126 {
2127         size_t left_over, freelist_size, ralign;
2128         gfp_t gfp;
2129         int err;
2130         size_t size = cachep->size;
2131
2132 #if DEBUG
2133 #if FORCED_DEBUG
2134         /*
2135          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2136          * large objects, if the increased size would increase the object size
2137          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2138          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2139          */
2140         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2141                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2142                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2143         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2144                 flags |= SLAB_POISON;
2145 #endif
2146         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2147                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2148 #endif
2149
2150         /*
2151          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2152          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2153          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2154          */
2155         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2156                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2157                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2158         }
2159
2160         /*
2161          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2162          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2163          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2164          */
2165         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2166                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2167
2168         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2169                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2170                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2171                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2172                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2173                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2174         }
2175
2176         /* 3) caller mandated alignment */
2177         if (ralign < cachep->align) {
2178                 ralign = cachep->align;
2179         }
2180         /* disable debug if necessary */
2181         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2182                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2183         /*
2184          * 4) Store it.
2185          */
2186         cachep->align = ralign;
2187
2188         if (slab_is_available())
2189                 gfp = GFP_KERNEL;
2190         else
2191                 gfp = GFP_NOWAIT;
2192
2193         setup_node_pointer(cachep);
2194 #if DEBUG
2195
2196         /*
2197          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2198          * into align above.
2199          */
2200         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2201                 /* add space for red zone words */
2202                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2203                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2204         }
2205         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2206                 /* user store requires one word storage behind the end of
2207                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2208                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2209                  */
2210                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2211                         size += REDZONE_ALIGN;
2212                 else
2213                         size += BYTES_PER_WORD;
2214         }
2215 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2216         if (size >= kmalloc_size(INDEX_NODE + 1)
2217             && cachep->object_size > cache_line_size()
2218             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2219                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2220                 size = PAGE_SIZE;
2221         }
2222 #endif
2223 #endif
2224
2225         /*
2226          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2227          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2228          * it too early on. Always use on-slab management when
2229          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2230          */
2231         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 5)) && !slab_early_init &&
2232             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2233                 /*
2234                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2235                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2236                  */
2237                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2238
2239         size = ALIGN(size, cachep->align);
2240         /*
2241          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2242          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2243          */
2244         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2245                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2246
2247         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2248
2249         if (!cachep->num)
2250                 return -E2BIG;
2251
2252         freelist_size = calculate_freelist_size(cachep->num, cachep->align);
2253
2254         /*
2255          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2256          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2257          */
2258         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= freelist_size) {
2259                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2260                 left_over -= freelist_size;
2261         }
2262
2263         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2264                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2265                 freelist_size = calculate_freelist_size(cachep->num, 0);
2266
2267 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2268                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2269                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2270                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2271                  */
2272                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2273                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2274 #endif
2275         }
2276
2277         cachep->colour_off = cache_line_size();
2278         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2279         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2280                 cachep->colour_off = cachep->align;
2281         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2282         cachep->freelist_size = freelist_size;
2283         cachep->flags = flags;
2284         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2285         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2286                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2287         cachep->size = size;
2288         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2289
2290         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2291                 cachep->freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
2292                 /*
2293                  * This is a possibility for one of the kmalloc_{dma,}_caches.
2294                  * But since we go off slab only for object size greater than
2295                  * PAGE_SIZE/8, and kmalloc_{dma,}_caches get created
2296                  * in ascending order,this should not happen at all.
2297                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2298                  */
2299                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->freelist_cache));
2300         }
2301
2302         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2303         if (err) {
2304                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2305                 return err;
2306         }
2307
2308         return 0;
2309 }
2310
2311 #if DEBUG
2312 static void check_irq_off(void)
2313 {
2314         BUG_ON(!irqs_disabled());
2315 }
2316
2317 static void check_irq_on(void)
2318 {
2319         BUG_ON(irqs_disabled());
2320 }
2321
2322 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2323 {
2324 #ifdef CONFIG_SMP
2325         check_irq_off();
2326         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2327 #endif
2328 }
2329
2330 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2331 {
2332 #ifdef CONFIG_SMP
2333         check_irq_off();
2334         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2335 #endif
2336 }
2337
2338 #else
2339 #define check_irq_off() do { } while(0)
2340 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2341 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2342 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2343 #endif
2344
2345 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
2346                         struct array_cache *ac,
2347                         int force, int node);
2348
2349 static void do_drain(void *arg)
2350 {
2351         struct kmem_cache *cachep = arg;
2352         struct array_cache *ac;
2353         int node = numa_mem_id();
2354         struct kmem_cache_node *n;
2355         LIST_HEAD(list);
2356
2357         check_irq_off();
2358         ac = cpu_cache_get(cachep);
2359         n = get_node(cachep, node);
2360         spin_lock(&n->list_lock);
2361         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2362         spin_unlock(&n->list_lock);
2363         slabs_destroy(cachep, &list);
2364         ac->avail = 0;
2365 }
2366
2367 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2368 {
2369         struct kmem_cache_node *n;
2370         int node;
2371
2372         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2373         check_irq_on();
2374         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2375                 if (n->alien)
2376                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2377
2378         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2379                 drain_array(cachep, n, n->shared, 1, node);
2380 }
2381
2382 /*
2383  * Remove slabs from the list of free slabs.
2384  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2385  *
2386  * Returns the actual number of slabs released.
2387  */
2388 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2389                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2390 {
2391         struct list_head *p;
2392         int nr_freed;
2393         struct page *page;
2394
2395         nr_freed = 0;
2396         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2397
2398                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2399                 p = n->slabs_free.prev;
2400                 if (p == &n->slabs_free) {
2401                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2402                         goto out;
2403                 }
2404
2405                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2406 #if DEBUG
2407                 BUG_ON(page->active);
2408 #endif
2409                 list_del(&page->lru);
2410                 /*
2411                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2412                  * to the cache.
2413                  */
2414                 n->free_objects -= cache->num;
2415                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2416                 slab_destroy(cache, page);
2417                 nr_freed++;
2418         }
2419 out:
2420         return nr_freed;
2421 }
2422
2423 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2424 {
2425         int ret = 0;
2426         int node;
2427         struct kmem_cache_node *n;
2428
2429         drain_cpu_caches(cachep);
2430
2431         check_irq_on();
2432         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2433                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
2434
2435                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2436                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2437         }
2438         return (ret ? 1 : 0);
2439 }
2440
2441 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2442 {
2443         int i;
2444         struct kmem_cache_node *n;
2445         int rc = __kmem_cache_shrink(cachep);
2446
2447         if (rc)
2448                 return rc;
2449
2450         for_each_online_cpu(i)
2451             kfree(cachep->array[i]);
2452
2453         /* NUMA: free the node structures */
2454         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2455                 kfree(n->shared);
2456                 free_alien_cache(n->alien);
2457                 kfree(n);
2458                 cachep->node[i] = NULL;
2459         }
2460         return 0;
2461 }
2462
2463 /*
2464  * Get the memory for a slab management obj.
2465  *
2466  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2467  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2468  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2469  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2470  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2471  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2472  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2473  *
2474  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2475  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2476  */
2477 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2478                                    struct page *page, int colour_off,
2479                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2480 {
2481         void *freelist;
2482         void *addr = page_address(page);
2483
2484         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2485                 /* Slab management obj is off-slab. */
2486                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2487                                               local_flags, nodeid);
2488                 if (!freelist)
2489                         return NULL;
2490         } else {
2491                 freelist = addr + colour_off;
2492                 colour_off += cachep->freelist_size;
2493         }
2494         page->active = 0;
2495         page->s_mem = addr + colour_off;
2496         return freelist;
2497 }
2498
2499 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2500 {
2501         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2502 }
2503
2504 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2505                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2506 {
2507         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2508 }
2509
2510 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2511                             struct page *page)
2512 {
2513         int i;
2514
2515         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2516                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2517 #if DEBUG
2518                 /* need to poison the objs? */
2519                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2520                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2521                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2522                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2523
2524                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2525                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2526                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2527                 }
2528                 /*
2529                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2530                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2531                  * They must also be threaded.
2532                  */
2533                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2534                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2535
2536                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2537                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2538                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2539                                            " end of an object");
2540                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2541                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2542                                            " start of an object");
2543                 }
2544                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2545                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2546                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2547                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2548 #else
2549                 if (cachep->ctor)
2550                         cachep->ctor(objp);
2551 #endif
2552                 set_obj_status(page, i, OBJECT_FREE);
2553                 set_free_obj(page, i, i);
2554         }
2555 }
2556
2557 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2558 {
2559         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2560                 if (flags & GFP_DMA)
2561                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2562                 else
2563                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2564         }
2565 }
2566
2567 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page,
2568                                 int nodeid)
2569 {
2570         void *objp;
2571
2572         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2573         page->active++;
2574 #if DEBUG
2575         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2576 #endif
2577
2578         return objp;
2579 }
2580
2581 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page,
2582                                 void *objp, int nodeid)
2583 {
2584         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2585 #if DEBUG
2586         unsigned int i;
2587
2588         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2589         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2590
2591         /* Verify double free bug */
2592         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2593                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2594                         printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2595                                         "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2596                         BUG();
2597                 }
2598         }
2599 #endif
2600         page->active--;
2601         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2602 }
2603
2604 /*
2605  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2606  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2607  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2608  */
2609 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2610                            void *freelist)
2611 {
2612         page->slab_cache = cache;
2613         page->freelist = freelist;
2614 }
2615
2616 /*
2617  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2618  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2619  */
2620 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2621                 gfp_t flags, int nodeid, struct page *page)
2622 {
2623         void *freelist;
2624         size_t offset;
2625         gfp_t local_flags;
2626         struct kmem_cache_node *n;
2627
2628         /*
2629          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2630          * critical path in kmem_cache_alloc().
2631          */
2632         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2633         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2634
2635         /* Take the node list lock to change the colour_next on this node */
2636         check_irq_off();
2637         n = get_node(cachep, nodeid);
2638         spin_lock(&n->list_lock);
2639
2640         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2641         offset = n->colour_next;
2642         n->colour_next++;
2643         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2644                 n->colour_next = 0;
2645         spin_unlock(&n->list_lock);
2646
2647         offset *= cachep->colour_off;
2648
2649         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2650                 local_irq_enable();
2651
2652         /*
2653          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2654          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2655          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2656          * will eventually be caught here (where it matters).
2657          */
2658         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2659
2660         /*
2661          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2662          * 'nodeid'.
2663          */
2664         if (!page)
2665                 page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2666         if (!page)
2667                 goto failed;
2668
2669         /* Get slab management. */
2670         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2671                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2672         if (!freelist)
2673                 goto opps1;
2674
2675         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2676
2677         cache_init_objs(cachep, page);
2678
2679         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2680                 local_irq_disable();
2681         check_irq_off();
2682         spin_lock(&n->list_lock);
2683
2684         /* Make slab active. */
2685         list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2686         STATS_INC_GROWN(cachep);
2687         n->free_objects += cachep->num;
2688         spin_unlock(&n->list_lock);
2689         return 1;
2690 opps1:
2691         kmem_freepages(cachep, page);
2692 failed:
2693         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2694                 local_irq_disable();
2695         return 0;
2696 }
2697
2698 #if DEBUG
2699
2700 /*
2701  * Perform extra freeing checks:
2702  * - detect bad pointers.
2703  * - POISON/RED_ZONE checking
2704  */
2705 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2706 {
2707         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2708                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2709                        (unsigned long)objp);
2710                 BUG();
2711         }
2712 }
2713
2714 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2715 {
2716         unsigned long long redzone1, redzone2;
2717
2718         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2719         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2720
2721         /*
2722          * Redzone is ok.
2723          */
2724         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2725                 return;
2726
2727         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2728                 slab_error(cache, "double free detected");
2729         else
2730                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2731
2732         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2733                         obj, redzone1, redzone2);
2734 }
2735
2736 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2737                                    unsigned long caller)
2738 {
2739         unsigned int objnr;
2740         struct page *page;
2741
2742         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2743
2744         objp -= obj_offset(cachep);
2745         kfree_debugcheck(objp);
2746         page = virt_to_head_page(objp);
2747
2748         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2749                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2750                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2751                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2752         }
2753         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2754                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2755
2756         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2757
2758         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2759         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2760
2761         set_obj_status(page, objnr, OBJECT_FREE);
2762         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2763 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2764                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2765                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
2766                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2767                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2768                 } else {
2769                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2770                 }
2771 #else
2772                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2773 #endif
2774         }
2775         return objp;
2776 }
2777
2778 #else
2779 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2780 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2781 #endif
2782
2783 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2784                                                         bool force_refill)
2785 {
2786         int batchcount;
2787         struct kmem_cache_node *n;
2788         struct array_cache *ac;
2789         int node;
2790
2791         check_irq_off();
2792         node = numa_mem_id();
2793         if (unlikely(force_refill))
2794                 goto force_grow;
2795 retry:
2796         ac = cpu_cache_get(cachep);
2797         batchcount = ac->batchcount;
2798         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2799                 /*
2800                  * If there was little recent activity on this cache, then
2801                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2802                  * refill bouncing.
2803                  */
2804                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2805         }
2806         n = get_node(cachep, node);
2807
2808         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2809         spin_lock(&n->list_lock);
2810
2811         /* See if we can refill from the shared array */
2812         if (n->shared && transfer_objects(ac, n->shared, batchcount)) {
2813                 n->shared->touched = 1;
2814                 goto alloc_done;
2815         }
2816
2817         while (batchcount > 0) {
2818                 struct list_head *entry;
2819                 struct page *page;
2820                 /* Get slab alloc is to come from. */
2821                 entry = n->slabs_partial.next;
2822                 if (entry == &n->slabs_partial) {
2823                         n->free_touched = 1;
2824                         entry = n->slabs_free.next;
2825                         if (entry == &n->slabs_free)
2826                                 goto must_grow;
2827                 }
2828
2829                 page = list_entry(entry, struct page, lru);
2830                 check_spinlock_acquired(cachep);
2831
2832                 /*
2833                  * The slab was either on partial or free list so
2834                  * there must be at least one object available for
2835                  * allocation.
2836                  */
2837                 BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2838
2839                 while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2840                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2841                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2842                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2843
2844                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, page,
2845                                                                         node));
2846                 }
2847
2848                 /* move slabp to correct slabp list: */
2849                 list_del(&page->lru);
2850                 if (page->active == cachep->num)
2851                         list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2852                 else
2853                         list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2854         }
2855
2856 must_grow:
2857         n->free_objects -= ac->avail;
2858 alloc_done:
2859         spin_unlock(&n->list_lock);
2860
2861         if (unlikely(!ac->avail)) {
2862                 int x;
2863 force_grow:
2864                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
2865
2866                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
2867                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2868                 node = numa_mem_id();
2869
2870                 /* no objects in sight? abort */
2871                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
2872                         return NULL;
2873
2874                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
2875                         goto retry;
2876         }
2877         ac->touched = 1;
2878
2879         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
2880 }
2881
2882 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
2883                                                 gfp_t flags)
2884 {
2885         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
2886 #if DEBUG
2887         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2888 #endif
2889 }
2890
2891 #if DEBUG
2892 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2893                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2894 {
2895         struct page *page;
2896
2897         if (!objp)
2898                 return objp;
2899         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2900 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2901                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
2902                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2903                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2904                 else
2905                         check_poison_obj(cachep, objp);
2906 #else
2907                 check_poison_obj(cachep, objp);
2908 #endif
2909                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2910         }
2911         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2912                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2913
2914         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2915                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2916                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2917                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
2918                                                 " object was overwritten");
2919                         printk(KERN_ERR
2920                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2921                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2922                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
2923                 }
2924                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2925                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2926         }
2927
2928         page = virt_to_head_page(objp);
2929         set_obj_status(page, obj_to_index(cachep, page, objp), OBJECT_ACTIVE);
2930         objp += obj_offset(cachep);
2931         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
2932                 cachep->ctor(objp);
2933         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
2934             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
2935                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
2936                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
2937         }
2938         return objp;
2939 }
2940 #else
2941 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
2942 #endif
2943
2944 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2945 {
2946         if (unlikely(cachep == kmem_cache))
2947                 return false;
2948
2949         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
2950 }
2951
2952 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2953 {
2954         void *objp;
2955         struct array_cache *ac;
2956         bool force_refill = false;
2957
2958         check_irq_off();
2959
2960         ac = cpu_cache_get(cachep);
2961         if (likely(ac->avail)) {
2962                 ac->touched = 1;
2963                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
2964
2965                 /*
2966                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
2967                  * by the current flags
2968                  */
2969                 if (objp) {
2970                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2971                         goto out;
2972                 }
2973                 force_refill = true;
2974         }
2975
2976         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
2977         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
2978         /*
2979          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
2980          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
2981          */
2982         ac = cpu_cache_get(cachep);
2983
2984 out:
2985         /*
2986          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
2987          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
2988          * treat the array pointers as a reference to the object.
2989          */
2990         if (objp)
2991                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
2992         return objp;
2993 }
2994
2995 #ifdef CONFIG_NUMA
2996 /*
2997  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
2998  *
2999  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3000  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3001  */
3002 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3003 {
3004         int nid_alloc, nid_here;
3005
3006         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3007                 return NULL;
3008         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3009         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3010                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3011         else if (current->mempolicy)
3012                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3013         if (nid_alloc != nid_here)
3014                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3015         return NULL;
3016 }
3017
3018 /*
3019  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3020  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3021  * available node for available objects. If that fails then we
3022  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3023  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3024  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3025  */
3026 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3027 {
3028         struct zonelist *zonelist;
3029         gfp_t local_flags;
3030         struct zoneref *z;
3031         struct zone *zone;
3032         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3033         void *obj = NULL;
3034         int nid;
3035         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3036
3037         if (flags & __GFP_THISNODE)
3038                 return NULL;
3039
3040         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3041
3042 retry_cpuset:
3043         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3044         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3045
3046 retry:
3047         /*
3048          * Look through allowed nodes for objects available
3049          * from existing per node queues.
3050          */
3051         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3052                 nid = zone_to_nid(zone);
3053
3054                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3055                         get_node(cache, nid) &&
3056                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3057                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3058                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3059                                 if (obj)
3060                                         break;
3061                 }
3062         }
3063
3064         if (!obj) {
3065                 /*
3066                  * This allocation will be performed within the constraints
3067                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3068                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3069                  * set and go into memory reserves if necessary.
3070                  */
3071                 struct page *page;
3072
3073                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3074                         local_irq_enable();
3075                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3076                 page = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3077                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3078                         local_irq_disable();
3079                 if (page) {
3080                         /*
3081                          * Insert into the appropriate per node queues
3082                          */
3083                         nid = page_to_nid(page);
3084                         if (cache_grow(cache, flags, nid, page)) {
3085                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3086                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3087                                 if (!obj)
3088                                         /*
3089                                          * Another processor may allocate the
3090                                          * objects in the slab since we are
3091                                          * not holding any locks.
3092                                          */
3093                                         goto retry;
3094                         } else {
3095                                 /* cache_grow already freed obj */
3096                                 obj = NULL;
3097                         }
3098                 }
3099         }
3100
3101         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3102                 goto retry_cpuset;
3103         return obj;
3104 }
3105
3106 /*
3107  * A interface to enable slab creation on nodeid
3108  */
3109 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3110                                 int nodeid)
3111 {
3112         struct list_head *entry;
3113         struct page *page;
3114         struct kmem_cache_node *n;
3115         void *obj;
3116         int x;
3117
3118         VM_BUG_ON(nodeid > num_online_nodes());
3119         n = get_node(cachep, nodeid);
3120         BUG_ON(!n);
3121
3122 retry:
3123         check_irq_off();
3124         spin_lock(&n->list_lock);
3125         entry = n->slabs_partial.next;
3126         if (entry == &n->slabs_partial) {
3127                 n->free_touched = 1;
3128                 entry = n->slabs_free.next;
3129                 if (entry == &n->slabs_free)
3130                         goto must_grow;
3131         }
3132
3133         page = list_entry(entry, struct page, lru);
3134         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3135
3136         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3137         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3138         STATS_SET_HIGH(cachep);
3139
3140         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3141
3142         obj = slab_get_obj(cachep, page, nodeid);
3143         n->free_objects--;
3144         /* move slabp to correct slabp list: */
3145         list_del(&page->lru);
3146
3147         if (page->active == cachep->num)
3148                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
3149         else
3150                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
3151
3152         spin_unlock(&n->list_lock);
3153         goto done;
3154
3155 must_grow:
3156         spin_unlock(&n->list_lock);
3157         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3158         if (x)
3159                 goto retry;
3160
3161         return fallback_alloc(cachep, flags);
3162
3163 done:
3164         return obj;
3165 }
3166
3167 static __always_inline void *
3168 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3169                    unsigned long caller)
3170 {
3171         unsigned long save_flags;
3172         void *ptr;
3173         int slab_node = numa_mem_id();
3174
3175         flags &= gfp_allowed_mask;
3176
3177         lockdep_trace_alloc(flags);
3178
3179         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3180                 return NULL;
3181
3182         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3183
3184         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3185         local_irq_save(save_flags);
3186
3187         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3188                 nodeid = slab_node;
3189
3190         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3191                 /* Node not bootstrapped yet */
3192                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3193                 goto out;
3194         }
3195
3196         if (nodeid == slab_node) {
3197                 /*
3198                  * Use the locally cached objects if possible.
3199                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3200                  * to other nodes. It may fail while we still have
3201                  * objects on other nodes available.
3202                  */
3203                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3204                 if (ptr)
3205                         goto out;
3206         }
3207         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3208         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3209   out:
3210         local_irq_restore(save_flags);
3211         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3212         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3213                                  flags);
3214
3215         if (likely(ptr)) {
3216                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3217                 if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3218                         memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3219         }
3220
3221         return ptr;
3222 }
3223
3224 static __always_inline void *
3225 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3226 {
3227         void *objp;
3228
3229         if (current->mempolicy || unlikely(current->flags & PF_SPREAD_SLAB)) {
3230                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3231                 if (objp)
3232                         goto out;
3233         }
3234         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3235
3236         /*
3237          * We may just have run out of memory on the local node.
3238          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3239          */
3240         if (!objp)
3241                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3242
3243   out:
3244         return objp;
3245 }
3246 #else
3247
3248 static __always_inline void *
3249 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3250 {
3251         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3252 }
3253
3254 #endif /* CONFIG_NUMA */
3255
3256 static __always_inline void *
3257 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3258 {
3259         unsigned long save_flags;
3260         void *objp;
3261
3262         flags &= gfp_allowed_mask;
3263
3264         lockdep_trace_alloc(flags);
3265
3266         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3267                 return NULL;
3268
3269         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3270
3271         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3272         local_irq_save(save_flags);
3273         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3274         local_irq_restore(save_flags);
3275         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3276         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3277                                  flags);
3278         prefetchw(objp);
3279
3280         if (likely(objp)) {
3281                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3282                 if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3283                         memset(objp, 0, cachep->object_size);
3284         }
3285
3286         return objp;
3287 }
3288
3289 /*
3290  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3291  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3292  */
3293 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3294                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3295 {
3296         int i;
3297         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3298
3299         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3300                 void *objp;
3301                 struct page *page;
3302
3303                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3304                 objp = objpp[i];
3305
3306                 page = virt_to_head_page(objp);
3307                 list_del(&page->lru);
3308                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3309                 slab_put_obj(cachep, page, objp, node);
3310                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3311                 n->free_objects++;
3312
3313                 /* fixup slab chains */
3314                 if (page->active == 0) {
3315                         if (n->free_objects > n->free_limit) {
3316                                 n->free_objects -= cachep->num;
3317                                 list_add_tail(&page->lru, list);
3318                         } else {
3319                                 list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3320                         }
3321                 } else {
3322                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3323                          * partial list on free - maximum time for the
3324                          * other objects to be freed, too.
3325                          */
3326                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3327                 }
3328         }
3329 }
3330
3331 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3332 {
3333         int batchcount;
3334         struct kmem_cache_node *n;
3335         int node = numa_mem_id();
3336         LIST_HEAD(list);
3337
3338         batchcount = ac->batchcount;
3339 #if DEBUG
3340         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3341 #endif
3342         check_irq_off();
3343         n = get_node(cachep, node);
3344         spin_lock(&n->list_lock);
3345         if (n->shared) {
3346                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3347                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3348                 if (max) {
3349                         if (batchcount > max)
3350                                 batchcount = max;
3351                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3352                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3353                         shared_array->avail += batchcount;
3354                         goto free_done;
3355                 }
3356         }
3357
3358         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3359 free_done:
3360 #if STATS
3361         {
3362                 int i = 0;
3363                 struct list_head *p;
3364
3365                 p = n->slabs_free.next;
3366                 while (p != &(n->slabs_free)) {
3367                         struct page *page;
3368
3369                         page = list_entry(p, struct page, lru);
3370                         BUG_ON(page->active);
3371
3372                         i++;
3373                         p = p->next;
3374                 }
3375                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3376         }
3377 #endif
3378         spin_unlock(&n->list_lock);
3379         slabs_destroy(cachep, &list);
3380         ac->avail -= batchcount;
3381         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3382 }
3383
3384 /*
3385  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3386  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3387  */
3388 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3389                                 unsigned long caller)
3390 {
3391         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3392
3393         check_irq_off();
3394         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3395         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3396
3397         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3398
3399         /*
3400          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3401          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3402          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3403          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3404          * the cache.
3405          */
3406         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3407                 return;
3408
3409         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3410                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3411         } else {
3412                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3413                 cache_flusharray(cachep, ac);
3414         }
3415
3416         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3417 }
3418
3419 /**
3420  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3421  * @cachep: The cache to allocate from.
3422  * @flags: See kmalloc().
3423  *
3424  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3425  * if the cache has no available objects.
3426  */
3427 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3428 {
3429         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3430
3431         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3432                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3433
3434         return ret;
3435 }
3436 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3437
3438 #ifdef CONFIG_TRACING
3439 void *
3440 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3441 {
3442         void *ret;
3443
3444         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3445
3446         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3447                       size, cachep->size, flags);
3448         return ret;
3449 }
3450 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3451 #endif
3452
3453 #ifdef CONFIG_NUMA
3454 /**
3455  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3456  * @cachep: The cache to allocate from.
3457  * @flags: See kmalloc().
3458  * @nodeid: node number of the target node.
3459  *
3460  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3461  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3462  *
3463  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3464  */
3465 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3466 {
3467         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3468
3469         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3470                                     cachep->object_size, cachep->size,
3471                                     flags, nodeid);
3472
3473         return ret;
3474 }
3475 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3476
3477 #ifdef CONFIG_TRACING
3478 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3479                                   gfp_t flags,
3480                                   int nodeid,
3481                                   size_t size)
3482 {
3483         void *ret;
3484
3485         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3486
3487         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3488                            size, cachep->size,
3489                            flags, nodeid);
3490         return ret;
3491 }
3492 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3493 #endif
3494
3495 static __always_inline void *
3496 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3497 {
3498         struct kmem_cache *cachep;
3499
3500         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3501         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3502                 return cachep;
3503         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3504 }
3505
3506 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3507 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3508 {
3509         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3510 }
3511 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3512
3513 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3514                 int node, unsigned long caller)
3515 {
3516         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3517 }
3518 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3519 #else
3520 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3521 {
3522         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3523 }
3524 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3525 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3526 #endif /* CONFIG_NUMA */
3527
3528 /**
3529  * __do_kmalloc - allocate memory
3530  * @size: how many bytes of memory are required.
3531  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3532  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3533  */
3534 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3535                                           unsigned long caller)
3536 {
3537         struct kmem_cache *cachep;
3538         void *ret;
3539
3540         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3541         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3542                 return cachep;
3543         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3544
3545         trace_kmalloc(caller, ret,
3546                       size, cachep->size, flags);
3547
3548         return ret;
3549 }
3550
3551
3552 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3553 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3554 {
3555         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3556 }
3557 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3558
3559 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3560 {
3561         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3562 }
3563 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3564
3565 #else
3566 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3567 {
3568         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3569 }
3570 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3571 #endif
3572
3573 /**
3574  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3575  * @cachep: The cache the allocation was from.
3576  * @objp: The previously allocated object.
3577  *
3578  * Free an object which was previously allocated from this
3579  * cache.
3580  */
3581 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3582 {
3583         unsigned long flags;
3584         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3585         if (!cachep)
3586                 return;
3587
3588         local_irq_save(flags);
3589         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3590         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3591                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3592         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3593         local_irq_restore(flags);
3594
3595         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3596 }
3597 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3598
3599 /**
3600  * kfree - free previously allocated memory
3601  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3602  *
3603  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3604  *
3605  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3606  * or you will run into trouble.
3607  */
3608 void kfree(const void *objp)
3609 {
3610         struct kmem_cache *c;
3611         unsigned long flags;
3612
3613         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3614
3615         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3616                 return;
3617         local_irq_save(flags);
3618         kfree_debugcheck(objp);
3619         c = virt_to_cache(objp);
3620         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3621
3622         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3623         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3624         local_irq_restore(flags);
3625 }
3626 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3627
3628 /*
3629  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3630  */
3631 static int alloc_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3632 {
3633         int node;
3634         struct kmem_cache_node *n;
3635         struct array_cache *new_shared;
3636         struct alien_cache **new_alien = NULL;
3637
3638         for_each_online_node(node) {
3639
3640                 if (use_alien_caches) {
3641                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3642                         if (!new_alien)
3643                                 goto fail;
3644                 }
3645
3646                 new_shared = NULL;
3647                 if (cachep->shared) {
3648                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3649                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3650                                         0xbaadf00d, gfp);
3651                         if (!new_shared) {
3652                                 free_alien_cache(new_alien);
3653                                 goto fail;
3654                         }
3655                 }
3656
3657                 n = get_node(cachep, node);
3658                 if (n) {
3659                         struct array_cache *shared = n->shared;
3660                         LIST_HEAD(list);
3661
3662                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3663
3664                         if (shared)
3665                                 free_block(cachep, shared->entry,
3666                                                 shared->avail, node, &list);
3667
3668                         n->shared = new_shared;
3669                         if (!n->alien) {
3670                                 n->alien = new_alien;
3671                                 new_alien = NULL;
3672                         }
3673                         n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3674                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3675                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3676                         slabs_destroy(cachep, &list);
3677                         kfree(shared);
3678                         free_alien_cache(new_alien);
3679                         continue;
3680                 }
3681                 n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
3682                 if (!n) {
3683                         free_alien_cache(new_alien);
3684                         kfree(new_shared);
3685                         goto fail;
3686                 }
3687
3688                 kmem_cache_node_init(n);
3689                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
3690                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
3691                 n->shared = new_shared;
3692                 n->alien = new_alien;
3693                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3694                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3695                 cachep->node[node] = n;
3696         }
3697         return 0;
3698
3699 fail:
3700         if (!cachep->list.next) {
3701                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3702                 node--;
3703                 while (node >= 0) {
3704                         n = get_node(cachep, node);
3705                         if (n) {
3706                                 kfree(n->shared);
3707                                 free_alien_cache(n->alien);
3708                                 kfree(n);
3709                                 cachep->node[node] = NULL;
3710                         }
3711                         node--;
3712                 }
3713         }
3714         return -ENOMEM;
3715 }
3716
3717 struct ccupdate_struct {
3718         struct kmem_cache *cachep;
3719         struct array_cache *new[0];
3720 };
3721
3722 static void do_ccupdate_local(void *info)
3723 {
3724         struct ccupdate_struct *new = info;
3725         struct array_cache *old;
3726
3727         check_irq_off();
3728         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3729
3730         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3731         new->new[smp_processor_id()] = old;
3732 }
3733
3734 /* Always called with the slab_mutex held */
3735 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3736                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3737 {
3738         struct ccupdate_struct *new;
3739         int i;
3740
3741         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
3742                       gfp);
3743         if (!new)
3744                 return -ENOMEM;
3745
3746         for_each_online_cpu(i) {
3747                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
3748                                                 batchcount, gfp);
3749                 if (!new->new[i]) {
3750                         for (i--; i >= 0; i--)
3751                                 kfree(new->new[i]);
3752                         kfree(new);
3753                         return -ENOMEM;
3754                 }
3755         }
3756         new->cachep = cachep;
3757
3758         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3759
3760         check_irq_on();
3761         cachep->batchcount = batchcount;
3762         cachep->limit = limit;
3763         cachep->shared = shared;
3764
3765         for_each_online_cpu(i) {
3766                 LIST_HEAD(list);
3767                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3768                 int node;
3769                 struct kmem_cache_node *n;
3770
3771                 if (!ccold)
3772                         continue;
3773
3774                 node = cpu_to_mem(i);
3775                 n = get_node(cachep, node);
3776                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3777                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, node, &list);
3778                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3779                 slabs_destroy(cachep, &list);
3780                 kfree(ccold);
3781         }
3782         kfree(new);
3783         return alloc_kmem_cache_node(cachep, gfp);
3784 }
3785
3786 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3787                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3788 {
3789         int ret;
3790         struct kmem_cache *c = NULL;
3791         int i = 0;
3792
3793         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3794
3795         if (slab_state < FULL)
3796                 return ret;
3797
3798         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3799                 return ret;
3800
3801         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
3802         for_each_memcg_cache_index(i) {
3803                 c = cache_from_memcg_idx(cachep, i);
3804                 if (c)
3805                         /* return value determined by the parent cache only */
3806                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3807         }
3808
3809         return ret;
3810 }
3811
3812 /* Called with slab_mutex held always */
3813 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3814 {
3815         int err;
3816         int limit = 0;
3817         int shared = 0;
3818         int batchcount = 0;
3819
3820         if (!is_root_cache(cachep)) {
3821                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3822                 limit = root->limit;
3823                 shared = root->shared;
3824                 batchcount = root->batchcount;
3825         }
3826
3827         if (limit && shared && batchcount)
3828                 goto skip_setup;
3829         /*
3830          * The head array serves three purposes:
3831          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3832          * - reduce the number of spinlock operations.
3833          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3834          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3835          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3836          * Bonwick.
3837          */
3838         if (cachep->size > 131072)
3839                 limit = 1;
3840         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3841                 limit = 8;
3842         else if (cachep->size > 1024)
3843                 limit = 24;
3844         else if (cachep->size > 256)
3845                 limit = 54;
3846         else
3847                 limit = 120;
3848
3849         /*
3850          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3851          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3852          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3853          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3854          * replaces Bonwick's magazine layer.
3855          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3856          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3857          */
3858         shared = 0;
3859         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3860                 shared = 8;
3861
3862 #if DEBUG
3863         /*
3864          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3865          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3866          */
3867         if (limit > 32)
3868                 limit = 32;
3869 #endif
3870         batchcount = (limit + 1) / 2;
3871 skip_setup:
3872         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3873         if (err)
3874                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3875                        cachep->name, -err);
3876         return err;
3877 }
3878
3879 /*
3880  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3881  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3882  * if drain_array() is used on the shared array.
3883  */
3884 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3885                          struct array_cache *ac, int force, int node)
3886 {
3887         LIST_HEAD(list);
3888         int tofree;
3889
3890         if (!ac || !ac->avail)
3891                 return;
3892         if (ac->touched && !force) {
3893                 ac->touched = 0;
3894         } else {
3895                 spin_lock_irq(&n->list_lock);