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