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