slab: use the lock on alien_cache, instead of the lock on array_cache
[cascardo/linux.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * true if a page was allocated from pfmemalloc reserves for network-based
173  * swap
174  */
175 static bool pfmemalloc_active __read_mostly;
176
177 /*
178  * struct array_cache
179  *
180  * Purpose:
181  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
182  * - reduce the number of linked list operations
183  * - reduce spinlock operations
184  *
185  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
186  * footprint.
187  *
188  */
189 struct array_cache {
190         unsigned int avail;
191         unsigned int limit;
192         unsigned int batchcount;
193         unsigned int touched;
194         void *entry[];  /*
195                          * Must have this definition in here for the proper
196                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
197                          * the entries.
198                          *
199                          * Entries should not be directly dereferenced as
200                          * entries belonging to slabs marked pfmemalloc will
201                          * have the lower bits set SLAB_OBJ_PFMEMALLOC
202                          */
203 };
204
205 struct alien_cache {
206         spinlock_t lock;
207         struct array_cache ac;
208 };
209
210 #define SLAB_OBJ_PFMEMALLOC     1
211 static inline bool is_obj_pfmemalloc(void *objp)
212 {
213         return (unsigned long)objp & SLAB_OBJ_PFMEMALLOC;
214 }
215
216 static inline void set_obj_pfmemalloc(void **objp)
217 {
218         *objp = (void *)((unsigned long)*objp | SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
219         return;
220 }
221
222 static inline void clear_obj_pfmemalloc(void **objp)
223 {
224         *objp = (void *)((unsigned long)*objp & ~SLAB_OBJ_PFMEMALLOC);
225 }
226
227 /*
228  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
229  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
230  */
231 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
232 struct arraycache_init {
233         struct array_cache cache;
234         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
235 };
236
237 /*
238  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
239  */
240 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
241 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
242 #define CACHE_CACHE 0
243 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
244 #define SIZE_NODE (2 * MAX_NUMNODES)
245
246 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
247                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
248 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
249                         int node, struct list_head *list);
250 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
251 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
252 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
253
254 static int slab_early_init = 1;
255
256 #define INDEX_AC kmalloc_index(sizeof(struct arraycache_init))
257 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
258
259 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
260 {
261         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
262         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
263         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
264         parent->shared = NULL;
265         parent->alien = NULL;
266         parent->colour_next = 0;
267         spin_lock_init(&parent->list_lock);
268         parent->free_objects = 0;
269         parent->free_touched = 0;
270 }
271
272 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
273         do {                                                            \
274                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
275                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
276         } while (0)
277
278 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
279         do {                                                            \
280         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
281         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
282         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
283         } while (0)
284
285 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
286 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
287
288 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
289 /*
290  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
291  * cpucache drain/refill cycles.
292  *
293  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
294  * which could lock up otherwise freeable slabs.
295  */
296 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
297 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
298
299 #if STATS
300 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
301 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
302 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
303 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
304 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
305 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
306         do {                                                            \
307                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
308                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
309         } while (0)
310 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
311 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
312 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
313 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
314 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
315         do {                                                            \
316                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
317                         (x)->max_freeable = i;                          \
318         } while (0)
319 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
320 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
321 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
322 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
323 #else
324 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
325 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
326 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
327 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
328 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
329 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
330 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
331 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
332 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
333 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
334 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
335 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
336 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
337 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
338 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
339 #endif
340
341 #if DEBUG
342
343 /*
344  * memory layout of objects:
345  * 0            : objp
346  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
347  *              the end of an object is aligned with the end of the real
348  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
349  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
350  *              redzone word.
351  * cachep->obj_offset: The real object.
352  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
353  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
354  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
355  */
356 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
357 {
358         return cachep->obj_offset;
359 }
360
361 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
362 {
363         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
364         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
365                                       sizeof(unsigned long long));
366 }
367
368 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
369 {
370         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
371         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
372                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
373                                               sizeof(unsigned long long) -
374                                               REDZONE_ALIGN);
375         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
376                                        sizeof(unsigned long long));
377 }
378
379 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
380 {
381         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
382         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
383 }
384
385 #else
386
387 #define obj_offset(x)                   0
388 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
389 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
390 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
391
392 #endif
393
394 #define OBJECT_FREE (0)
395 #define OBJECT_ACTIVE (1)
396
397 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
398
399 static void set_obj_status(struct page *page, int idx, int val)
400 {
401         int freelist_size;
402         char *status;
403         struct kmem_cache *cachep = page->slab_cache;
404
405         freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
406         status = (char *)page->freelist + freelist_size;
407         status[idx] = val;
408 }
409
410 static inline unsigned int get_obj_status(struct page *page, int idx)
411 {
412         int freelist_size;
413         char *status;
414         struct kmem_cache *cachep = page->slab_cache;
415
416         freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
417         status = (char *)page->freelist + freelist_size;
418
419         return status[idx];
420 }
421
422 #else
423 static inline void set_obj_status(struct page *page, int idx, int val) {}
424
425 #endif
426
427 /*
428  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
429  * overridden on the command line.
430  */
431 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
432 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
433 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
434 static bool slab_max_order_set __initdata;
435
436 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
437 {
438         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
439         return page->slab_cache;
440 }
441
442 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
443                                  unsigned int idx)
444 {
445         return page->s_mem + cache->size * idx;
446 }
447
448 /*
449  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
450  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
451  *   we can replace (offset / cache->size) by
452  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
453  */
454 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
455                                         const struct page *page, void *obj)
456 {
457         u32 offset = (obj - page->s_mem);
458         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
459 }
460
461 static struct arraycache_init initarray_generic =
462     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
463
464 /* internal cache of cache description objs */
465 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
466         .batchcount = 1,
467         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
468         .shared = 1,
469         .size = sizeof(struct kmem_cache),
470         .name = "kmem_cache",
471 };
472
473 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
474
475 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
476
477 /*
478  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
479  * for other slabs "off slab".
480  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
481  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
482  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
483  *
484  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
485  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
486  * then comes back up during hotplug
487  */
488 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
489 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
490
491 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
492 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
493
494 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
495                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
496                 struct kmem_cache_node *n)
497 {
498         struct alien_cache **alc;
499         int r;
500
501         lockdep_set_class(&n->list_lock, l3_key);
502         alc = n->alien;
503         /*
504          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
505          * should go away when common slab code is taught to
506          * work even without alien caches.
507          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
508          * for alloc_alien_cache,
509          */
510         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
511                 return;
512         for_each_node(r) {
513                 if (alc[r])
514                         lockdep_set_class(&(alc[r]->lock), alc_key);
515         }
516 }
517
518 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep,
519         struct kmem_cache_node *n)
520 {
521         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, n);
522 }
523
524 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
525 {
526         int node;
527         struct kmem_cache_node *n;
528
529         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
530                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, n);
531 }
532
533 static void init_node_lock_keys(int q)
534 {
535         int i;
536
537         if (slab_state < UP)
538                 return;
539
540         for (i = 1; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
541                 struct kmem_cache_node *n;
542                 struct kmem_cache *cache = kmalloc_caches[i];
543
544                 if (!cache)
545                         continue;
546
547                 n = get_node(cache, q);
548                 if (!n || OFF_SLAB(cache))
549                         continue;
550
551                 slab_set_lock_classes(cache, &on_slab_l3_key,
552                                 &on_slab_alc_key, n);
553         }
554 }
555
556 static void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep,
557         struct kmem_cache_node *n)
558 {
559         slab_set_lock_classes(cachep, &on_slab_l3_key,
560                         &on_slab_alc_key, n);
561 }
562
563 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
564 {
565         int node;
566         struct kmem_cache_node *n;
567
568         VM_BUG_ON(OFF_SLAB(cachep));
569         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
570                 on_slab_lock_classes_node(cachep, n);
571 }
572
573 static inline void __init init_lock_keys(void)
574 {
575         int node;
576
577         for_each_node(node)
578                 init_node_lock_keys(node);
579 }
580 #else
581 static void __init init_node_lock_keys(int q)
582 {
583 }
584
585 static inline void init_lock_keys(void)
586 {
587 }
588
589 static inline void on_slab_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
590 {
591 }
592
593 static inline void on_slab_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep,
594         struct kmem_cache_node *n)
595 {
596 }
597
598 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep,
599         struct kmem_cache_node *n)
600 {
601 }
602
603 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
604 {
605 }
606 #endif
607
608 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
609
610 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
611 {
612         return cachep->array[smp_processor_id()];
613 }
614
615 static size_t calculate_freelist_size(int nr_objs, size_t align)
616 {
617         size_t freelist_size;
618
619         freelist_size = nr_objs * sizeof(freelist_idx_t);
620         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK))
621                 freelist_size += nr_objs * sizeof(char);
622
623         if (align)
624                 freelist_size = ALIGN(freelist_size, align);
625
626         return freelist_size;
627 }
628
629 static int calculate_nr_objs(size_t slab_size, size_t buffer_size,
630                                 size_t idx_size, size_t align)
631 {
632         int nr_objs;
633         size_t remained_size;
634         size_t freelist_size;
635         int extra_space = 0;
636
637         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK))
638                 extra_space = sizeof(char);
639         /*
640          * Ignore padding for the initial guess. The padding
641          * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
642          * least @align. In the worst case, this result will
643          * be one greater than the number of objects that fit
644          * into the memory allocation when taking the padding
645          * into account.
646          */
647         nr_objs = slab_size / (buffer_size + idx_size + extra_space);
648
649         /*
650          * This calculated number will be either the right
651          * amount, or one greater than what we want.
652          */
653         remained_size = slab_size - nr_objs * buffer_size;
654         freelist_size = calculate_freelist_size(nr_objs, align);
655         if (remained_size < freelist_size)
656                 nr_objs--;
657
658         return nr_objs;
659 }
660
661 /*
662  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
663  */
664 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
665                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
666                            unsigned int *num)
667 {
668         int nr_objs;
669         size_t mgmt_size;
670         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
671
672         /*
673          * The slab management structure can be either off the slab or
674          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
675          * slab is used for:
676          *
677          * - One unsigned int for each object
678          * - Padding to respect alignment of @align
679          * - @buffer_size bytes for each object
680          *
681          * If the slab management structure is off the slab, then the
682          * alignment will already be calculated into the size. Because
683          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
684          * correct alignment when allocated.
685          */
686         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
687                 mgmt_size = 0;
688                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
689
690         } else {
691                 nr_objs = calculate_nr_objs(slab_size, buffer_size,
692                                         sizeof(freelist_idx_t), align);
693                 mgmt_size = calculate_freelist_size(nr_objs, align);
694         }
695         *num = nr_objs;
696         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
697 }
698
699 #if DEBUG
700 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
701
702 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
703                         char *msg)
704 {
705         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
706                function, cachep->name, msg);
707         dump_stack();
708         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
709 }
710 #endif
711
712 /*
713  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
714  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
715  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
716  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
717  * line
718   */
719
720 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
721 static int __init noaliencache_setup(char *s)
722 {
723         use_alien_caches = 0;
724         return 1;
725 }
726 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
727
728 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
729 {
730         get_option(&str, &slab_max_order);
731         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
732                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
733         slab_max_order_set = true;
734
735         return 1;
736 }
737 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
738
739 #ifdef CONFIG_NUMA
740 /*
741  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
742  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
743  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
744  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
745  */
746 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
747
748 static void init_reap_node(int cpu)
749 {
750         int node;
751
752         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
753         if (node == MAX_NUMNODES)
754                 node = first_node(node_online_map);
755
756         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
757 }
758
759 static void next_reap_node(void)
760 {
761         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
762
763         node = next_node(node, node_online_map);
764         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
765                 node = first_node(node_online_map);
766         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
767 }
768
769 #else
770 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
771 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
772 #endif
773
774 /*
775  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
776  * via the workqueue/eventd.
777  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
778  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
779  * lock.
780  */
781 static void start_cpu_timer(int cpu)
782 {
783         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
784
785         /*
786          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
787          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
788          * at that time.
789          */
790         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
791                 init_reap_node(cpu);
792                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
793                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
794                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
795         }
796 }
797
798 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
799 {
800         /*
801          * The array_cache structures contain pointers to free object.
802          * However, when such objects are allocated or transferred to another
803          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
804          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
805          * not scan such objects.
806          */
807         kmemleak_no_scan(ac);
808         if (ac) {
809                 ac->avail = 0;
810                 ac->limit = limit;
811                 ac->batchcount = batch;
812                 ac->touched = 0;
813         }
814 }
815
816 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
817                                             int batchcount, gfp_t gfp)
818 {
819         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
820         struct array_cache *ac = NULL;
821
822         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
823         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
824         return ac;
825 }
826
827 static inline bool is_slab_pfmemalloc(struct page *page)
828 {
829         return PageSlabPfmemalloc(page);
830 }
831
832 /* Clears pfmemalloc_active if no slabs have pfmalloc set */
833 static void recheck_pfmemalloc_active(struct kmem_cache *cachep,
834                                                 struct array_cache *ac)
835 {
836         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, numa_mem_id());
837         struct page *page;
838         unsigned long flags;
839
840         if (!pfmemalloc_active)
841                 return;
842
843         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
844         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
845                 if (is_slab_pfmemalloc(page))
846                         goto out;
847
848         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
849                 if (is_slab_pfmemalloc(page))
850                         goto out;
851
852         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
853                 if (is_slab_pfmemalloc(page))
854                         goto out;
855
856         pfmemalloc_active = false;
857 out:
858         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
859 }
860
861 static void *__ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
862                                                 gfp_t flags, bool force_refill)
863 {
864         int i;
865         void *objp = ac->entry[--ac->avail];
866
867         /* Ensure the caller is allowed to use objects from PFMEMALLOC slab */
868         if (unlikely(is_obj_pfmemalloc(objp))) {
869                 struct kmem_cache_node *n;
870
871                 if (gfp_pfmemalloc_allowed(flags)) {
872                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
873                         return objp;
874                 }
875
876                 /* The caller cannot use PFMEMALLOC objects, find another one */
877                 for (i = 0; i < ac->avail; i++) {
878                         /* If a !PFMEMALLOC object is found, swap them */
879                         if (!is_obj_pfmemalloc(ac->entry[i])) {
880                                 objp = ac->entry[i];
881                                 ac->entry[i] = ac->entry[ac->avail];
882                                 ac->entry[ac->avail] = objp;
883                                 return objp;
884                         }
885                 }
886
887                 /*
888                  * If there are empty slabs on the slabs_free list and we are
889                  * being forced to refill the cache, mark this one !pfmemalloc.
890                  */
891                 n = get_node(cachep, numa_mem_id());
892                 if (!list_empty(&n->slabs_free) && force_refill) {
893                         struct page *page = virt_to_head_page(objp);
894                         ClearPageSlabPfmemalloc(page);
895                         clear_obj_pfmemalloc(&objp);
896                         recheck_pfmemalloc_active(cachep, ac);
897                         return objp;
898                 }
899
900                 /* No !PFMEMALLOC objects available */
901                 ac->avail++;
902                 objp = NULL;
903         }
904
905         return objp;
906 }
907
908 static inline void *ac_get_obj(struct kmem_cache *cachep,
909                         struct array_cache *ac, gfp_t flags, bool force_refill)
910 {
911         void *objp;
912
913         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
914                 objp = __ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
915         else
916                 objp = ac->entry[--ac->avail];
917
918         return objp;
919 }
920
921 static void *__ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
922                                                                 void *objp)
923 {
924         if (unlikely(pfmemalloc_active)) {
925                 /* Some pfmemalloc slabs exist, check if this is one */
926                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
927                 if (PageSlabPfmemalloc(page))
928                         set_obj_pfmemalloc(&objp);
929         }
930
931         return objp;
932 }
933
934 static inline void ac_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
935                                                                 void *objp)
936 {
937         if (unlikely(sk_memalloc_socks()))
938                 objp = __ac_put_obj(cachep, ac, objp);
939
940         ac->entry[ac->avail++] = objp;
941 }
942
943 /*
944  * Transfer objects in one arraycache to another.
945  * Locking must be handled by the caller.
946  *
947  * Return the number of entries transferred.
948  */
949 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
950                 struct array_cache *from, unsigned int max)
951 {
952         /* Figure out how many entries to transfer */
953         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
954
955         if (!nr)
956                 return 0;
957
958         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
959                         sizeof(void *) *nr);
960
961         from->avail -= nr;
962         to->avail += nr;
963         return nr;
964 }
965
966 #ifndef CONFIG_NUMA
967
968 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
969 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
970
971 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
972                                                 int limit, gfp_t gfp)
973 {
974         return (struct alien_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
975 }
976
977 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
978 {
979 }
980
981 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
982 {
983         return 0;
984 }
985
986 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
987                 gfp_t flags)
988 {
989         return NULL;
990 }
991
992 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
993                  gfp_t flags, int nodeid)
994 {
995         return NULL;
996 }
997
998 #else   /* CONFIG_NUMA */
999
1000 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
1001 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
1002
1003 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
1004                                                 int batch, gfp_t gfp)
1005 {
1006         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
1007         struct alien_cache *alc = NULL;
1008
1009         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
1010         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
1011         spin_lock_init(&alc->lock);
1012         return alc;
1013 }
1014
1015 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
1016 {
1017         struct alien_cache **alc_ptr;
1018         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1019         int i;
1020
1021         if (limit > 1)
1022                 limit = 12;
1023         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1024         if (!alc_ptr)
1025                 return NULL;
1026
1027         for_each_node(i) {
1028                 if (i == node || !node_online(i))
1029                         continue;
1030                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1031                 if (!alc_ptr[i]) {
1032                         for (i--; i >= 0; i--)
1033                                 kfree(alc_ptr[i]);
1034                         kfree(alc_ptr);
1035                         return NULL;
1036                 }
1037         }
1038         return alc_ptr;
1039 }
1040
1041 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
1042 {
1043         int i;
1044
1045         if (!alc_ptr)
1046                 return;
1047         for_each_node(i)
1048             kfree(alc_ptr[i]);
1049         kfree(alc_ptr);
1050 }
1051
1052 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1053                                 struct array_cache *ac, int node)
1054 {
1055         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
1056         LIST_HEAD(list);
1057
1058         if (ac->avail) {
1059                 spin_lock(&n->list_lock);
1060                 /*
1061                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1062                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1063                  * into the free lists and getting them back later.
1064                  */
1065                 if (n->shared)
1066                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
1067
1068                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
1069                 ac->avail = 0;
1070                 spin_unlock(&n->list_lock);
1071                 slabs_destroy(cachep, &list);
1072         }
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1077  */
1078 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
1079 {
1080         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1081
1082         if (n->alien) {
1083                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
1084                 struct array_cache *ac;
1085
1086                 if (alc) {
1087                         ac = &alc->ac;
1088                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
1089                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1090                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
1091                         }
1092                 }
1093         }
1094 }
1095
1096 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1097                                 struct alien_cache **alien)
1098 {
1099         int i = 0;
1100         struct alien_cache *alc;
1101         struct array_cache *ac;
1102         unsigned long flags;
1103
1104         for_each_online_node(i) {
1105                 alc = alien[i];
1106                 if (alc) {
1107                         ac = &alc->ac;
1108                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
1109                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1110                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
1111                 }
1112         }
1113 }
1114
1115 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1116 {
1117         int nodeid = page_to_nid(virt_to_page(objp));
1118         struct kmem_cache_node *n;
1119         struct alien_cache *alien = NULL;
1120         struct array_cache *ac;
1121         int node;
1122         LIST_HEAD(list);
1123
1124         node = numa_mem_id();
1125
1126         /*
1127          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1128          * cache on this cpu.
1129          */
1130         if (likely(nodeid == node))
1131                 return 0;
1132
1133         n = get_node(cachep, node);
1134         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1135         if (n->alien && n->alien[nodeid]) {
1136                 alien = n->alien[nodeid];
1137                 ac = &alien->ac;
1138                 spin_lock(&alien->lock);
1139                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
1140                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1141                         __drain_alien_cache(cachep, ac, nodeid);
1142                 }
1143                 ac_put_obj(cachep, ac, objp);
1144                 spin_unlock(&alien->lock);
1145         } else {
1146                 n = get_node(cachep, nodeid);
1147                 spin_lock(&n->list_lock);
1148                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid, &list);
1149                 spin_unlock(&n->list_lock);
1150                 slabs_destroy(cachep, &list);
1151         }
1152         return 1;
1153 }
1154 #endif
1155
1156 /*
1157  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
1158  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
1159  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1160  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
1161  * already in use.
1162  *
1163  * Must hold slab_mutex.
1164  */
1165 static int init_cache_node_node(int node)
1166 {
1167         struct kmem_cache *cachep;
1168         struct kmem_cache_node *n;
1169         const int memsize = sizeof(struct kmem_cache_node);
1170
1171         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1172                 /*
1173                  * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
1174                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1175                  * node has not already allocated this
1176                  */
1177                 n = get_node(cachep, node);
1178                 if (!n) {
1179                         n = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1180                         if (!n)
1181                                 return -ENOMEM;
1182                         kmem_cache_node_init(n);
1183                         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1184                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1185
1186                         /*
1187                          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
1188                          * come and go.  slab_mutex is sufficient
1189                          * protection here.
1190                          */
1191                         cachep->node[node] = n;
1192                 }
1193
1194                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1195                 n->free_limit =
1196                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1197                         cachep->batchcount + cachep->num;
1198                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1199         }
1200         return 0;
1201 }
1202
1203 static inline int slabs_tofree(struct kmem_cache *cachep,
1204                                                 struct kmem_cache_node *n)
1205 {
1206         return (n->free_objects + cachep->num - 1) / cachep->num;
1207 }
1208
1209 static void cpuup_canceled(long cpu)
1210 {
1211         struct kmem_cache *cachep;
1212         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1213         int node = cpu_to_mem(cpu);
1214         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1215
1216         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1217                 struct array_cache *nc;
1218                 struct array_cache *shared;
1219                 struct alien_cache **alien;
1220                 LIST_HEAD(list);
1221
1222                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1223                 nc = cachep->array[cpu];
1224                 cachep->array[cpu] = NULL;
1225                 n = get_node(cachep, node);
1226
1227                 if (!n)
1228                         goto free_array_cache;
1229
1230                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1231
1232                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1233                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1234                 if (nc)
1235                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1236
1237                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1238                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1239                         goto free_array_cache;
1240                 }
1241
1242                 shared = n->shared;
1243                 if (shared) {
1244                         free_block(cachep, shared->entry,
1245                                    shared->avail, node, &list);
1246                         n->shared = NULL;
1247                 }
1248
1249                 alien = n->alien;
1250                 n->alien = NULL;
1251
1252                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1253
1254                 kfree(shared);
1255                 if (alien) {
1256                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1257                         free_alien_cache(alien);
1258                 }
1259 free_array_cache:
1260                 slabs_destroy(cachep, &list);
1261                 kfree(nc);
1262         }
1263         /*
1264          * In the previous loop, all the objects were freed to
1265          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1266          * shrink each nodelist to its limit.
1267          */
1268         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1269                 n = get_node(cachep, node);
1270                 if (!n)
1271                         continue;
1272                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1273         }
1274 }
1275
1276 static int cpuup_prepare(long cpu)
1277 {
1278         struct kmem_cache *cachep;
1279         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1280         int node = cpu_to_mem(cpu);
1281         int err;
1282
1283         /*
1284          * We need to do this right in the beginning since
1285          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1286          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1287          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1288          */
1289         err = init_cache_node_node(node);
1290         if (err < 0)
1291                 goto bad;
1292
1293         /*
1294          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1295          * array caches
1296          */
1297         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1298                 struct array_cache *nc;
1299                 struct array_cache *shared = NULL;
1300                 struct alien_cache **alien = NULL;
1301
1302                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1303                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1304                 if (!nc)
1305                         goto bad;
1306                 if (cachep->shared) {
1307                         shared = alloc_arraycache(node,
1308                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1309                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1310                         if (!shared) {
1311                                 kfree(nc);
1312                                 goto bad;
1313                         }
1314                 }
1315                 if (use_alien_caches) {
1316                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1317                         if (!alien) {
1318                                 kfree(shared);
1319                                 kfree(nc);
1320                                 goto bad;
1321                         }
1322                 }
1323                 cachep->array[cpu] = nc;
1324                 n = get_node(cachep, node);
1325                 BUG_ON(!n);
1326
1327                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1328                 if (!n->shared) {
1329                         /*
1330                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1331                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1332                          */
1333                         n->shared = shared;
1334                         shared = NULL;
1335                 }
1336 #ifdef CONFIG_NUMA
1337                 if (!n->alien) {
1338                         n->alien = alien;
1339                         alien = NULL;
1340                 }
1341 #endif
1342                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1343                 kfree(shared);
1344                 free_alien_cache(alien);
1345                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1346                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, n);
1347                 else if (!OFF_SLAB(cachep) &&
1348                          !(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1349                         on_slab_lock_classes_node(cachep, n);
1350         }
1351         init_node_lock_keys(node);
1352
1353         return 0;
1354 bad:
1355         cpuup_canceled(cpu);
1356         return -ENOMEM;
1357 }
1358
1359 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1360                                     unsigned long action, void *hcpu)
1361 {
1362         long cpu = (long)hcpu;
1363         int err = 0;
1364
1365         switch (action) {
1366         case CPU_UP_PREPARE:
1367         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1368                 mutex_lock(&slab_mutex);
1369                 err = cpuup_prepare(cpu);
1370                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1371                 break;
1372         case CPU_ONLINE:
1373         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1374                 start_cpu_timer(cpu);
1375                 break;
1376 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1377         case CPU_DOWN_PREPARE:
1378         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1379                 /*
1380                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1381                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1382                  * anything expensive but will only modify reap_work
1383                  * and reschedule the timer.
1384                 */
1385                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1386                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1387                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1388                 break;
1389         case CPU_DOWN_FAILED:
1390         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1391                 start_cpu_timer(cpu);
1392                 break;
1393         case CPU_DEAD:
1394         case CPU_DEAD_FROZEN:
1395                 /*
1396                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1397                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1398                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1399                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1400                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1401                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1402                  */
1403                 /* fall through */
1404 #endif
1405         case CPU_UP_CANCELED:
1406         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1407                 mutex_lock(&slab_mutex);
1408                 cpuup_canceled(cpu);
1409                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1410                 break;
1411         }
1412         return notifier_from_errno(err);
1413 }
1414
1415 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1416         &cpuup_callback, NULL, 0
1417 };
1418
1419 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1420 /*
1421  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1422  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1423  * removed.
1424  *
1425  * Must hold slab_mutex.
1426  */
1427 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1428 {
1429         struct kmem_cache *cachep;
1430         int ret = 0;
1431
1432         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1433                 struct kmem_cache_node *n;
1434
1435                 n = get_node(cachep, node);
1436                 if (!n)
1437                         continue;
1438
1439                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
1440
1441                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1442                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1443                         ret = -EBUSY;
1444                         break;
1445                 }
1446         }
1447         return ret;
1448 }
1449
1450 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1451                                         unsigned long action, void *arg)
1452 {
1453         struct memory_notify *mnb = arg;
1454         int ret = 0;
1455         int nid;
1456
1457         nid = mnb->status_change_nid;
1458         if (nid < 0)
1459                 goto out;
1460
1461         switch (action) {
1462         case MEM_GOING_ONLINE:
1463                 mutex_lock(&slab_mutex);
1464                 ret = init_cache_node_node(nid);
1465                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1466                 break;
1467         case MEM_GOING_OFFLINE:
1468                 mutex_lock(&slab_mutex);
1469                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1470                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1471                 break;
1472         case MEM_ONLINE:
1473         case MEM_OFFLINE:
1474         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1475         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1476                 break;
1477         }
1478 out:
1479         return notifier_from_errno(ret);
1480 }
1481 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1482
1483 /*
1484  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1485  */
1486 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1487                                 int nodeid)
1488 {
1489         struct kmem_cache_node *ptr;
1490
1491         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1492         BUG_ON(!ptr);
1493
1494         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1495         /*
1496          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1497          */
1498         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1499
1500         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1501         cachep->node[nodeid] = ptr;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1506  * size of kmem_cache_node.
1507  */
1508 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1509 {
1510         int node;
1511
1512         for_each_online_node(node) {
1513                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1514                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1515                     REAPTIMEOUT_NODE +
1516                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1517         }
1518 }
1519
1520 /*
1521  * The memory after the last cpu cache pointer is used for the
1522  * the node pointer.
1523  */
1524 static void setup_node_pointer(struct kmem_cache *cachep)
1525 {
1526         cachep->node = (struct kmem_cache_node **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1531  * before smp_init().
1532  */
1533 void __init kmem_cache_init(void)
1534 {
1535         int i;
1536
1537         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1538                                         sizeof(struct rcu_head));
1539         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1540         setup_node_pointer(kmem_cache);
1541
1542         if (num_possible_nodes() == 1)
1543                 use_alien_caches = 0;
1544
1545         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1546                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1547
1548         set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1549
1550         /*
1551          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1552          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1553          * not overridden on the command line.
1554          */
1555         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1556                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1557
1558         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1559          * from caches that do not exist yet:
1560          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1561          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1562          *    kmem_cache is statically allocated.
1563          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1564          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1565          *    array at the end of the bootstrap.
1566          * 2) Create the first kmalloc cache.
1567          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1568          *    An __init data area is used for the head array.
1569          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1570          *    head arrays.
1571          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1572          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1573          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1574          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1575          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1576          */
1577
1578         /* 1) create the kmem_cache */
1579
1580         /*
1581          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1582          */
1583         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1584                 offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1585                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1586                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1587         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1588
1589         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1590
1591         /*
1592          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1593          * kmem_cache_node structures first.  Without this, further allocations will
1594          * bug.
1595          */
1596
1597         kmalloc_caches[INDEX_AC] = create_kmalloc_cache("kmalloc-ac",
1598                                         kmalloc_size(INDEX_AC), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1599
1600         if (INDEX_AC != INDEX_NODE)
1601                 kmalloc_caches[INDEX_NODE] =
1602                         create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1603                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1604
1605         slab_early_init = 0;
1606
1607         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1608         {
1609                 struct array_cache *ptr;
1610
1611                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1612
1613                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmem_cache),
1614                        sizeof(struct arraycache_init));
1615
1616                 kmem_cache->array[smp_processor_id()] = ptr;
1617
1618                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1619
1620                 BUG_ON(cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC])
1621                        != &initarray_generic.cache);
1622                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(kmalloc_caches[INDEX_AC]),
1623                        sizeof(struct arraycache_init));
1624
1625                 kmalloc_caches[INDEX_AC]->array[smp_processor_id()] = ptr;
1626         }
1627         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1628         {
1629                 int nid;
1630
1631                 for_each_online_node(nid) {
1632                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1633
1634                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_AC],
1635                                   &init_kmem_cache_node[SIZE_AC + nid], nid);
1636
1637                         if (INDEX_AC != INDEX_NODE) {
1638                                 init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1639                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1640                         }
1641                 }
1642         }
1643
1644         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1645 }
1646
1647 void __init kmem_cache_init_late(void)
1648 {
1649         struct kmem_cache *cachep;
1650
1651         slab_state = UP;
1652
1653         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1654         mutex_lock(&slab_mutex);
1655         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1656                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1657                         BUG();
1658         mutex_unlock(&slab_mutex);
1659
1660         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1661         init_lock_keys();
1662
1663         /* Done! */
1664         slab_state = FULL;
1665
1666         /*
1667          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1668          * cpu_cache_get for all new cpus
1669          */
1670         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1671
1672 #ifdef CONFIG_NUMA
1673         /*
1674          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1675          * node.
1676          */
1677         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1678 #endif
1679
1680         /*
1681          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1682          * of the kernel is not yet operational.
1683          */
1684 }
1685
1686 static int __init cpucache_init(void)
1687 {
1688         int cpu;
1689
1690         /*
1691          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1692          */
1693         for_each_online_cpu(cpu)
1694                 start_cpu_timer(cpu);
1695
1696         /* Done! */
1697         slab_state = FULL;
1698         return 0;
1699 }
1700 __initcall(cpucache_init);
1701
1702 static noinline void
1703 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1704 {
1705 #if DEBUG
1706         struct kmem_cache_node *n;
1707         struct page *page;
1708         unsigned long flags;
1709         int node;
1710         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1711                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1712
1713         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1714                 return;
1715
1716         printk(KERN_WARNING
1717                 "SLAB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1718                 nodeid, gfpflags);
1719         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1720                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1721
1722         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1723                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1724                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1725
1726                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1727                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1728                         active_objs += cachep->num;
1729                         active_slabs++;
1730                 }
1731                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1732                         active_objs += page->active;
1733                         active_slabs++;
1734                 }
1735                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1736                         num_slabs++;
1737
1738                 free_objects += n->free_objects;
1739                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1740
1741                 num_slabs += active_slabs;
1742                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1743                 printk(KERN_WARNING
1744                         "  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1745                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1746                         free_objects);
1747         }
1748 #endif
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1753  *
1754  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1755  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1756  * would be relatively rare and ignorable.
1757  */
1758 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1759                                                                 int nodeid)
1760 {
1761         struct page *page;
1762         int nr_pages;
1763
1764         flags |= cachep->allocflags;
1765         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1766                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1767
1768         if (memcg_charge_slab(cachep, flags, cachep->gfporder))
1769                 return NULL;
1770
1771         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1772         if (!page) {
1773                 memcg_uncharge_slab(cachep, cachep->gfporder);
1774                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1775                 return NULL;
1776         }
1777
1778         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1779         if (unlikely(page->pfmemalloc))
1780                 pfmemalloc_active = true;
1781
1782         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1783         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1784                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1785                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1786         else
1787                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1788                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1789         __SetPageSlab(page);
1790         if (page->pfmemalloc)
1791                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1792
1793         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1794                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1795
1796                 if (cachep->ctor)
1797                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1798                 else
1799                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1800         }
1801
1802         return page;
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Interface to system's page release.
1807  */
1808 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1809 {
1810         const unsigned long nr_freed = (1 << cachep->gfporder);
1811
1812         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1813
1814         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1815                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1816                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1817         else
1818                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1819                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1820
1821         BUG_ON(!PageSlab(page));
1822         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1823         __ClearPageSlab(page);
1824         page_mapcount_reset(page);
1825         page->mapping = NULL;
1826
1827         if (current->reclaim_state)
1828                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1829         __free_pages(page, cachep->gfporder);
1830         memcg_uncharge_slab(cachep, cachep->gfporder);
1831 }
1832
1833 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1834 {
1835         struct kmem_cache *cachep;
1836         struct page *page;
1837
1838         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1839         cachep = page->slab_cache;
1840
1841         kmem_freepages(cachep, page);
1842 }
1843
1844 #if DEBUG
1845
1846 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1847 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1848                             unsigned long caller)
1849 {
1850         int size = cachep->object_size;
1851
1852         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1853
1854         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1855                 return;
1856
1857         *addr++ = 0x12345678;
1858         *addr++ = caller;
1859         *addr++ = smp_processor_id();
1860         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1861         {
1862                 unsigned long *sptr = &caller;
1863                 unsigned long svalue;
1864
1865                 while (!kstack_end(sptr)) {
1866                         svalue = *sptr++;
1867                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1868                                 *addr++ = svalue;
1869                                 size -= sizeof(unsigned long);
1870                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1871                                         break;
1872                         }
1873                 }
1874
1875         }
1876         *addr++ = 0x87654321;
1877 }
1878 #endif
1879
1880 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1881 {
1882         int size = cachep->object_size;
1883         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1884
1885         memset(addr, val, size);
1886         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1887 }
1888
1889 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1890 {
1891         int i;
1892         unsigned char error = 0;
1893         int bad_count = 0;
1894
1895         printk(KERN_ERR "%03x: ", offset);
1896         for (i = 0; i < limit; i++) {
1897                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1898                         error = data[offset + i];
1899                         bad_count++;
1900                 }
1901         }
1902         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1903                         &data[offset], limit, 1);
1904
1905         if (bad_count == 1) {
1906                 error ^= POISON_FREE;
1907                 if (!(error & (error - 1))) {
1908                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1909                                         "bad RAM.\n");
1910 #ifdef CONFIG_X86
1911                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1912                                         "test tool.\n");
1913 #else
1914                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1915 #endif
1916                 }
1917         }
1918 }
1919 #endif
1920
1921 #if DEBUG
1922
1923 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1924 {
1925         int i, size;
1926         char *realobj;
1927
1928         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1929                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1930                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1931                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1932         }
1933
1934         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1935                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1936                        *dbg_userword(cachep, objp),
1937                        *dbg_userword(cachep, objp));
1938         }
1939         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1940         size = cachep->object_size;
1941         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1942                 int limit;
1943                 limit = 16;
1944                 if (i + limit > size)
1945                         limit = size - i;
1946                 dump_line(realobj, i, limit);
1947         }
1948 }
1949
1950 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1951 {
1952         char *realobj;
1953         int size, i;
1954         int lines = 0;
1955
1956         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1957         size = cachep->object_size;
1958
1959         for (i = 0; i < size; i++) {
1960                 char exp = POISON_FREE;
1961                 if (i == size - 1)
1962                         exp = POISON_END;
1963                 if (realobj[i] != exp) {
1964                         int limit;
1965                         /* Mismatch ! */
1966                         /* Print header */
1967                         if (lines == 0) {
1968                                 printk(KERN_ERR
1969                                         "Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1970                                         print_tainted(), cachep->name, realobj, size);
1971                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1972                         }
1973                         /* Hexdump the affected line */
1974                         i = (i / 16) * 16;
1975                         limit = 16;
1976                         if (i + limit > size)
1977                                 limit = size - i;
1978                         dump_line(realobj, i, limit);
1979                         i += 16;
1980                         lines++;
1981                         /* Limit to 5 lines */
1982                         if (lines > 5)
1983                                 break;
1984                 }
1985         }
1986         if (lines != 0) {
1987                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1988                  * exist:
1989                  */
1990                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1991                 unsigned int objnr;
1992
1993                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1994                 if (objnr) {
1995                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1996                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1997                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1998                                realobj, size);
1999                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2000                 }
2001                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
2002                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
2003                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
2004                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
2005                                realobj, size);
2006                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
2007                 }
2008         }
2009 }
2010 #endif
2011
2012 #if DEBUG
2013 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
2014                                                 struct page *page)
2015 {
2016         int i;
2017         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2018                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2019
2020                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2021 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2022                         if (cachep->size % PAGE_SIZE == 0 &&
2023                                         OFF_SLAB(cachep))
2024                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2025                                         cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
2026                         else
2027                                 check_poison_obj(cachep, objp);
2028 #else
2029                         check_poison_obj(cachep, objp);
2030 #endif
2031                 }
2032                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2033                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2034                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
2035                                            "was overwritten");
2036                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2037                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
2038                                            "was overwritten");
2039                 }
2040         }
2041 }
2042 #else
2043 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
2044                                                 struct page *page)
2045 {
2046 }
2047 #endif
2048
2049 /**
2050  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2051  * @cachep: cache pointer being destroyed
2052  * @page: page pointer being destroyed
2053  *
2054  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2055  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2056  * cache-lock is not held/needed.
2057  */
2058 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2059 {
2060         void *freelist;
2061
2062         freelist = page->freelist;
2063         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
2064         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2065                 struct rcu_head *head;
2066
2067                 /*
2068                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU.
2069                  * slab_page has been overloeaded over the LRU,
2070                  * however it is not used from now on so that
2071                  * we can use it safely.
2072                  */
2073                 head = (void *)&page->rcu_head;
2074                 call_rcu(head, kmem_rcu_free);
2075
2076         } else {
2077                 kmem_freepages(cachep, page);
2078         }
2079
2080         /*
2081          * From now on, we don't use freelist
2082          * although actual page can be freed in rcu context
2083          */
2084         if (OFF_SLAB(cachep))
2085                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
2086 }
2087
2088 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
2089 {
2090         struct page *page, *n;
2091
2092         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
2093                 list_del(&page->lru);
2094                 slab_destroy(cachep, page);
2095         }
2096 }
2097
2098 /**
2099  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2100  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2101  * @size: size of objects to be created in this cache.
2102  * @align: required alignment for the objects.
2103  * @flags: slab allocation flags
2104  *
2105  * Also calculates the number of objects per slab.
2106  *
2107  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2108  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2109  * towards high-order requests, this should be changed.
2110  */
2111 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2112                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2113 {
2114         unsigned long offslab_limit;
2115         size_t left_over = 0;
2116         int gfporder;
2117
2118         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2119                 unsigned int num;
2120                 size_t remainder;
2121
2122                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2123                 if (!num)
2124                         continue;
2125
2126                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
2127                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
2128                         break;
2129
2130                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2131                         size_t freelist_size_per_obj = sizeof(freelist_idx_t);
2132                         /*
2133                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2134                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2135                          * looping condition in cache_grow().
2136                          */
2137                         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK))
2138                                 freelist_size_per_obj += sizeof(char);
2139                         offslab_limit = size;
2140                         offslab_limit /= freelist_size_per_obj;
2141
2142                         if (num > offslab_limit)
2143                                 break;
2144                 }
2145
2146                 /* Found something acceptable - save it away */
2147                 cachep->num = num;
2148                 cachep->gfporder = gfporder;
2149                 left_over = remainder;
2150
2151                 /*
2152                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2153                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2154                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2155                  */
2156                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2157                         break;
2158
2159                 /*
2160                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2161                  * currently bad for the gfp()s.
2162                  */
2163                 if (gfporder >= slab_max_order)
2164                         break;
2165
2166                 /*
2167                  * Acceptable internal fragmentation?
2168                  */
2169                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2170                         break;
2171         }
2172         return left_over;
2173 }
2174
2175 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2176 {
2177         if (slab_state >= FULL)
2178                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2179
2180         if (slab_state == DOWN) {
2181                 /*
2182                  * Note: Creation of first cache (kmem_cache).
2183                  * The setup_node is taken care
2184                  * of by the caller of __kmem_cache_create
2185                  */
2186                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2187                 slab_state = PARTIAL;
2188         } else if (slab_state == PARTIAL) {
2189                 /*
2190                  * Note: the second kmem_cache_create must create the cache
2191                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2192                  * further caches will BUG().
2193                  */
2194                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2195
2196                 /*
2197                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_cache_node)) is
2198                  * the second cache, then we need to set up all its node/,
2199                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2200                  */
2201                 set_up_node(cachep, SIZE_AC);
2202                 if (INDEX_AC == INDEX_NODE)
2203                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2204                 else
2205                         slab_state = PARTIAL_ARRAYCACHE;
2206         } else {
2207                 /* Remaining boot caches */
2208                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2209                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2210
2211                 if (slab_state == PARTIAL_ARRAYCACHE) {
2212                         set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
2213                         slab_state = PARTIAL_NODE;
2214                 } else {
2215                         int node;
2216                         for_each_online_node(node) {
2217                                 cachep->node[node] =
2218                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node),
2219                                                 gfp, node);
2220                                 BUG_ON(!cachep->node[node]);
2221                                 kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
2222                         }
2223                 }
2224         }
2225         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
2226                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
2227                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
2228
2229         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2230         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2231         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2232         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2233         cachep->batchcount = 1;
2234         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2235         return 0;
2236 }
2237
2238 /**
2239  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2240  * @cachep: cache management descriptor
2241  * @flags: SLAB flags
2242  *
2243  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2244  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2245  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2246  *
2247  * The flags are
2248  *
2249  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2250  * to catch references to uninitialised memory.
2251  *
2252  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2253  * for buffer overruns.
2254  *
2255  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2256  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2257  * as davem.
2258  */
2259 int
2260 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2261 {
2262         size_t left_over, freelist_size, ralign;
2263         gfp_t gfp;
2264         int err;
2265         size_t size = cachep->size;
2266
2267 #if DEBUG
2268 #if FORCED_DEBUG
2269         /*
2270          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2271          * large objects, if the increased size would increase the object size
2272          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2273          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2274          */
2275         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2276                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2277                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2278         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2279                 flags |= SLAB_POISON;
2280 #endif
2281         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2282                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2283 #endif
2284
2285         /*
2286          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2287          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2288          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2289          */
2290         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2291                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2292                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2297          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2298          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2299          */
2300         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2301                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2302
2303         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2304                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2305                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2306                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2307                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2308                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2309         }
2310
2311         /* 3) caller mandated alignment */
2312         if (ralign < cachep->align) {
2313                 ralign = cachep->align;
2314         }
2315         /* disable debug if necessary */
2316         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2317                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2318         /*
2319          * 4) Store it.
2320          */
2321         cachep->align = ralign;
2322
2323         if (slab_is_available())
2324                 gfp = GFP_KERNEL;
2325         else
2326                 gfp = GFP_NOWAIT;
2327
2328         setup_node_pointer(cachep);
2329 #if DEBUG
2330
2331         /*
2332          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2333          * into align above.
2334          */
2335         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2336                 /* add space for red zone words */
2337                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2338                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2339         }
2340         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2341                 /* user store requires one word storage behind the end of
2342                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2343                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2344                  */
2345                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2346                         size += REDZONE_ALIGN;
2347                 else
2348                         size += BYTES_PER_WORD;
2349         }
2350 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2351         if (size >= kmalloc_size(INDEX_NODE + 1)
2352             && cachep->object_size > cache_line_size()
2353             && ALIGN(size, cachep->align) < PAGE_SIZE) {
2354                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, cachep->align);
2355                 size = PAGE_SIZE;
2356         }
2357 #endif
2358 #endif
2359
2360         /*
2361          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2362          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2363          * it too early on. Always use on-slab management when
2364          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2365          */
2366         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 5)) && !slab_early_init &&
2367             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2368                 /*
2369                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2370                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2371                  */
2372                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2373
2374         size = ALIGN(size, cachep->align);
2375         /*
2376          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2377          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2378          */
2379         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2380                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2381
2382         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, cachep->align, flags);
2383
2384         if (!cachep->num)
2385                 return -E2BIG;
2386
2387         freelist_size = calculate_freelist_size(cachep->num, cachep->align);
2388
2389         /*
2390          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2391          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2392          */
2393         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= freelist_size) {
2394                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2395                 left_over -= freelist_size;
2396         }
2397
2398         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2399                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2400                 freelist_size = calculate_freelist_size(cachep->num, 0);
2401
2402 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2403                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2404                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2405                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2406                  */
2407                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2408                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2409 #endif
2410         }
2411
2412         cachep->colour_off = cache_line_size();
2413         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2414         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2415                 cachep->colour_off = cachep->align;
2416         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2417         cachep->freelist_size = freelist_size;
2418         cachep->flags = flags;
2419         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2420         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2421                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2422         cachep->size = size;
2423         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2424
2425         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2426                 cachep->freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
2427                 /*
2428                  * This is a possibility for one of the kmalloc_{dma,}_caches.
2429                  * But since we go off slab only for object size greater than
2430                  * PAGE_SIZE/8, and kmalloc_{dma,}_caches get created
2431                  * in ascending order,this should not happen at all.
2432                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2433                  */
2434                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->freelist_cache));
2435         }
2436
2437         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2438         if (err) {
2439                 __kmem_cache_shutdown(cachep);
2440                 return err;
2441         }
2442
2443         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2444                 /*
2445                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2446                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2447                  */
2448                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2449
2450                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2451         } else if (!OFF_SLAB(cachep) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2452                 on_slab_lock_classes(cachep);
2453
2454         return 0;
2455 }
2456
2457 #if DEBUG
2458 static void check_irq_off(void)
2459 {
2460         BUG_ON(!irqs_disabled());
2461 }
2462
2463 static void check_irq_on(void)
2464 {
2465         BUG_ON(irqs_disabled());
2466 }
2467
2468 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2469 {
2470 #ifdef CONFIG_SMP
2471         check_irq_off();
2472         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2473 #endif
2474 }
2475
2476 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2477 {
2478 #ifdef CONFIG_SMP
2479         check_irq_off();
2480         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2481 #endif
2482 }
2483
2484 #else
2485 #define check_irq_off() do { } while(0)
2486 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2487 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2488 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2489 #endif
2490
2491 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
2492                         struct array_cache *ac,
2493                         int force, int node);
2494
2495 static void do_drain(void *arg)
2496 {
2497         struct kmem_cache *cachep = arg;
2498         struct array_cache *ac;
2499         int node = numa_mem_id();
2500         struct kmem_cache_node *n;
2501         LIST_HEAD(list);
2502
2503         check_irq_off();
2504         ac = cpu_cache_get(cachep);
2505         n = get_node(cachep, node);
2506         spin_lock(&n->list_lock);
2507         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2508         spin_unlock(&n->list_lock);
2509         slabs_destroy(cachep, &list);
2510         ac->avail = 0;
2511 }
2512
2513 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2514 {
2515         struct kmem_cache_node *n;
2516         int node;
2517
2518         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2519         check_irq_on();
2520         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2521                 if (n->alien)
2522                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2523
2524         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2525                 drain_array(cachep, n, n->shared, 1, node);
2526 }
2527
2528 /*
2529  * Remove slabs from the list of free slabs.
2530  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2531  *
2532  * Returns the actual number of slabs released.
2533  */
2534 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2535                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2536 {
2537         struct list_head *p;
2538         int nr_freed;
2539         struct page *page;
2540
2541         nr_freed = 0;
2542         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2543
2544                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2545                 p = n->slabs_free.prev;
2546                 if (p == &n->slabs_free) {
2547                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2548                         goto out;
2549                 }
2550
2551                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2552 #if DEBUG
2553                 BUG_ON(page->active);
2554 #endif
2555                 list_del(&page->lru);
2556                 /*
2557                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2558                  * to the cache.
2559                  */
2560                 n->free_objects -= cache->num;
2561                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2562                 slab_destroy(cache, page);
2563                 nr_freed++;
2564         }
2565 out:
2566         return nr_freed;
2567 }
2568
2569 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2570 {
2571         int ret = 0;
2572         int node;
2573         struct kmem_cache_node *n;
2574
2575         drain_cpu_caches(cachep);
2576
2577         check_irq_on();
2578         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2579                 drain_freelist(cachep, n, slabs_tofree(cachep, n));
2580
2581                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2582                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2583         }
2584         return (ret ? 1 : 0);
2585 }
2586
2587 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2588 {
2589         int i;
2590         struct kmem_cache_node *n;
2591         int rc = __kmem_cache_shrink(cachep);
2592
2593         if (rc)
2594                 return rc;
2595
2596         for_each_online_cpu(i)
2597             kfree(cachep->array[i]);
2598
2599         /* NUMA: free the node structures */
2600         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2601                 kfree(n->shared);
2602                 free_alien_cache(n->alien);
2603                 kfree(n);
2604                 cachep->node[i] = NULL;
2605         }
2606         return 0;
2607 }
2608
2609 /*
2610  * Get the memory for a slab management obj.
2611  *
2612  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2613  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2614  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2615  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2616  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2617  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2618  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2619  *
2620  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2621  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2622  */
2623 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2624                                    struct page *page, int colour_off,
2625                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2626 {
2627         void *freelist;
2628         void *addr = page_address(page);
2629
2630         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2631                 /* Slab management obj is off-slab. */
2632                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2633                                               local_flags, nodeid);
2634                 if (!freelist)
2635                         return NULL;
2636         } else {
2637                 freelist = addr + colour_off;
2638                 colour_off += cachep->freelist_size;
2639         }
2640         page->active = 0;
2641         page->s_mem = addr + colour_off;
2642         return freelist;
2643 }
2644
2645 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2646 {
2647         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2648 }
2649
2650 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2651                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2652 {
2653         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2654 }
2655
2656 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2657                             struct page *page)
2658 {
2659         int i;
2660
2661         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2662                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2663 #if DEBUG
2664                 /* need to poison the objs? */
2665                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2666                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2667                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2668                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2669
2670                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2671                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2672                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2673                 }
2674                 /*
2675                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2676                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2677                  * They must also be threaded.
2678                  */
2679                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2680                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2681
2682                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2683                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2684                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2685                                            " end of an object");
2686                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2687                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2688                                            " start of an object");
2689                 }
2690                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2691                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2692                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2693                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2694 #else
2695                 if (cachep->ctor)
2696                         cachep->ctor(objp);
2697 #endif
2698                 set_obj_status(page, i, OBJECT_FREE);
2699                 set_free_obj(page, i, i);
2700         }
2701 }
2702
2703 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2704 {
2705         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2706                 if (flags & GFP_DMA)
2707                         BUG_ON(!(cachep->allocflags & GFP_DMA));
2708                 else
2709                         BUG_ON(cachep->allocflags & GFP_DMA);
2710         }
2711 }
2712
2713 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page,
2714                                 int nodeid)
2715 {
2716         void *objp;
2717
2718         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2719         page->active++;
2720 #if DEBUG
2721         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2722 #endif
2723
2724         return objp;
2725 }
2726
2727 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page,
2728                                 void *objp, int nodeid)
2729 {
2730         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2731 #if DEBUG
2732         unsigned int i;
2733
2734         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2735         WARN_ON(page_to_nid(virt_to_page(objp)) != nodeid);
2736
2737         /* Verify double free bug */
2738         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2739                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2740                         printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2741                                         "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2742                         BUG();
2743                 }
2744         }
2745 #endif
2746         page->active--;
2747         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2752  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2753  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2754  */
2755 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2756                            void *freelist)
2757 {
2758         page->slab_cache = cache;
2759         page->freelist = freelist;
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2764  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2765  */
2766 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2767                 gfp_t flags, int nodeid, struct page *page)
2768 {
2769         void *freelist;
2770         size_t offset;
2771         gfp_t local_flags;
2772         struct kmem_cache_node *n;
2773
2774         /*
2775          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2776          * critical path in kmem_cache_alloc().
2777          */
2778         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2779         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2780
2781         /* Take the node list lock to change the colour_next on this node */
2782         check_irq_off();
2783         n = get_node(cachep, nodeid);
2784         spin_lock(&n->list_lock);
2785
2786         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2787         offset = n->colour_next;
2788         n->colour_next++;
2789         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2790                 n->colour_next = 0;
2791         spin_unlock(&n->list_lock);
2792
2793         offset *= cachep->colour_off;
2794
2795         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2796                 local_irq_enable();
2797
2798         /*
2799          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2800          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2801          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2802          * will eventually be caught here (where it matters).
2803          */
2804         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2805
2806         /*
2807          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2808          * 'nodeid'.
2809          */
2810         if (!page)
2811                 page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2812         if (!page)
2813                 goto failed;
2814
2815         /* Get slab management. */
2816         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2817                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2818         if (!freelist)
2819                 goto opps1;
2820
2821         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2822
2823         cache_init_objs(cachep, page);
2824
2825         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2826                 local_irq_disable();
2827         check_irq_off();
2828         spin_lock(&n->list_lock);
2829
2830         /* Make slab active. */
2831         list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2832         STATS_INC_GROWN(cachep);
2833         n->free_objects += cachep->num;
2834         spin_unlock(&n->list_lock);
2835         return 1;
2836 opps1:
2837         kmem_freepages(cachep, page);
2838 failed:
2839         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2840                 local_irq_disable();
2841         return 0;
2842 }
2843
2844 #if DEBUG
2845
2846 /*
2847  * Perform extra freeing checks:
2848  * - detect bad pointers.
2849  * - POISON/RED_ZONE checking
2850  */
2851 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2852 {
2853         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2854                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2855                        (unsigned long)objp);
2856                 BUG();
2857         }
2858 }
2859
2860 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2861 {
2862         unsigned long long redzone1, redzone2;
2863
2864         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2865         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2866
2867         /*
2868          * Redzone is ok.
2869          */
2870         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2871                 return;
2872
2873         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2874                 slab_error(cache, "double free detected");
2875         else
2876                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2877
2878         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2879                         obj, redzone1, redzone2);
2880 }
2881
2882 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2883                                    unsigned long caller)
2884 {
2885         unsigned int objnr;
2886         struct page *page;
2887
2888         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2889
2890         objp -= obj_offset(cachep);
2891         kfree_debugcheck(objp);
2892         page = virt_to_head_page(objp);
2893
2894         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2895                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2896                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2897                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2898         }
2899         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2900                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2901
2902         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2903
2904         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2905         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2906
2907         set_obj_status(page, objnr, OBJECT_FREE);
2908         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2909 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2910                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2911                         store_stackinfo(cachep, objp, caller);
2912                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2913                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 0);
2914                 } else {
2915                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2916                 }
2917 #else
2918                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2919 #endif
2920         }
2921         return objp;
2922 }
2923
2924 #else
2925 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2926 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2927 #endif
2928
2929 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2930                                                         bool force_refill)
2931 {
2932         int batchcount;
2933         struct kmem_cache_node *n;
2934         struct array_cache *ac;
2935         int node;
2936
2937         check_irq_off();
2938         node = numa_mem_id();
2939         if (unlikely(force_refill))
2940                 goto force_grow;
2941 retry:
2942         ac = cpu_cache_get(cachep);
2943         batchcount = ac->batchcount;
2944         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2945                 /*
2946                  * If there was little recent activity on this cache, then
2947                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2948                  * refill bouncing.
2949                  */
2950                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2951         }
2952         n = get_node(cachep, node);
2953
2954         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2955         spin_lock(&n->list_lock);
2956
2957         /* See if we can refill from the shared array */
2958         if (n->shared && transfer_objects(ac, n->shared, batchcount)) {
2959                 n->shared->touched = 1;
2960                 goto alloc_done;
2961         }
2962
2963         while (batchcount > 0) {
2964                 struct list_head *entry;
2965                 struct page *page;
2966                 /* Get slab alloc is to come from. */
2967                 entry = n->slabs_partial.next;
2968                 if (entry == &n->slabs_partial) {
2969                         n->free_touched = 1;
2970                         entry = n->slabs_free.next;
2971                         if (entry == &n->slabs_free)
2972                                 goto must_grow;
2973                 }
2974
2975                 page = list_entry(entry, struct page, lru);
2976                 check_spinlock_acquired(cachep);
2977
2978                 /*
2979                  * The slab was either on partial or free list so
2980                  * there must be at least one object available for
2981                  * allocation.
2982                  */
2983                 BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2984
2985                 while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2986                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2987                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2988                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2989
2990                         ac_put_obj(cachep, ac, slab_get_obj(cachep, page,
2991                                                                         node));
2992                 }
2993
2994                 /* move slabp to correct slabp list: */
2995                 list_del(&page->lru);
2996                 if (page->active == cachep->num)
2997                         list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2998                 else
2999                         list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
3000         }
3001
3002 must_grow:
3003         n->free_objects -= ac->avail;
3004 alloc_done:
3005         spin_unlock(&n->list_lock);
3006
3007         if (unlikely(!ac->avail)) {
3008                 int x;
3009 force_grow:
3010                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3011
3012                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3013                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3014                 node = numa_mem_id();
3015
3016                 /* no objects in sight? abort */
3017                 if (!x && (ac->avail == 0 || force_refill))
3018                         return NULL;
3019
3020                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3021                         goto retry;
3022         }
3023         ac->touched = 1;
3024
3025         return ac_get_obj(cachep, ac, flags, force_refill);
3026 }
3027
3028 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3029                                                 gfp_t flags)
3030 {
3031         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3032 #if DEBUG
3033         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3034 #endif
3035 }
3036
3037 #if DEBUG
3038 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3039                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3040 {
3041         struct page *page;
3042
3043         if (!objp)
3044                 return objp;
3045         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3046 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3047                 if ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3048                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3049                                          cachep->size / PAGE_SIZE, 1);
3050                 else
3051                         check_poison_obj(cachep, objp);
3052 #else
3053                 check_poison_obj(cachep, objp);
3054 #endif
3055                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3056         }
3057         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3058                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3059
3060         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3061                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3062                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3063                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3064                                                 " object was overwritten");
3065                         printk(KERN_ERR
3066                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3067                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3068                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3069                 }
3070                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3071                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3072         }
3073
3074         page = virt_to_head_page(objp);
3075         set_obj_status(page, obj_to_index(cachep, page, objp), OBJECT_ACTIVE);
3076         objp += obj_offset(cachep);
3077         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3078                 cachep->ctor(objp);
3079         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3080             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3081                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3082                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3083         }
3084         return objp;
3085 }
3086 #else
3087 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3088 #endif
3089
3090 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3091 {
3092         if (unlikely(cachep == kmem_cache))
3093                 return false;
3094
3095         return should_failslab(cachep->object_size, flags, cachep->flags);
3096 }
3097
3098 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3099 {
3100         void *objp;
3101         struct array_cache *ac;
3102         bool force_refill = false;
3103
3104         check_irq_off();
3105
3106         ac = cpu_cache_get(cachep);
3107         if (likely(ac->avail)) {
3108                 ac->touched = 1;
3109                 objp = ac_get_obj(cachep, ac, flags, false);
3110
3111                 /*
3112                  * Allow for the possibility all avail objects are not allowed
3113                  * by the current flags
3114                  */
3115                 if (objp) {
3116                         STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3117                         goto out;
3118                 }
3119                 force_refill = true;
3120         }
3121
3122         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3123         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags, force_refill);
3124         /*
3125          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3126          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3127          */
3128         ac = cpu_cache_get(cachep);
3129
3130 out:
3131         /*
3132          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3133          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3134          * treat the array pointers as a reference to the object.
3135          */
3136         if (objp)
3137                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3138         return objp;
3139 }
3140
3141 #ifdef CONFIG_NUMA
3142 /*
3143  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3144  *
3145  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3146  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3147  */
3148 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3149 {
3150         int nid_alloc, nid_here;
3151
3152         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3153                 return NULL;
3154         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3155         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3156                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3157         else if (current->mempolicy)
3158                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3159         if (nid_alloc != nid_here)
3160                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3161         return NULL;
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3166  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3167  * available node for available objects. If that fails then we
3168  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3169  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3170  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3171  */
3172 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3173 {
3174         struct zonelist *zonelist;
3175         gfp_t local_flags;
3176         struct zoneref *z;
3177         struct zone *zone;
3178         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3179         void *obj = NULL;
3180         int nid;
3181         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3182
3183         if (flags & __GFP_THISNODE)
3184                 return NULL;
3185
3186         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3187
3188 retry_cpuset:
3189         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3190         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3191
3192 retry:
3193         /*
3194          * Look through allowed nodes for objects available
3195          * from existing per node queues.
3196          */
3197         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3198                 nid = zone_to_nid(zone);
3199
3200                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3201                         get_node(cache, nid) &&
3202                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3203                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3204                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3205                                 if (obj)
3206                                         break;
3207                 }
3208         }
3209
3210         if (!obj) {
3211                 /*
3212                  * This allocation will be performed within the constraints
3213                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3214                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3215                  * set and go into memory reserves if necessary.
3216                  */
3217                 struct page *page;
3218
3219                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3220                         local_irq_enable();
3221                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3222                 page = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3223                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3224                         local_irq_disable();
3225                 if (page) {
3226                         /*
3227                          * Insert into the appropriate per node queues
3228                          */
3229                         nid = page_to_nid(page);
3230                         if (cache_grow(cache, flags, nid, page)) {
3231                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3232                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3233                                 if (!obj)
3234                                         /*
3235                                          * Another processor may allocate the
3236                                          * objects in the slab since we are
3237                                          * not holding any locks.
3238                                          */
3239                                         goto retry;
3240                         } else {
3241                                 /* cache_grow already freed obj */
3242                                 obj = NULL;
3243                         }
3244                 }
3245         }
3246
3247         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3248                 goto retry_cpuset;
3249         return obj;
3250 }
3251
3252 /*
3253  * A interface to enable slab creation on nodeid
3254  */
3255 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3256                                 int nodeid)
3257 {
3258         struct list_head *entry;
3259         struct page *page;
3260         struct kmem_cache_node *n;
3261         void *obj;
3262         int x;
3263
3264         VM_BUG_ON(nodeid > num_online_nodes());
3265         n = get_node(cachep, nodeid);
3266         BUG_ON(!n);
3267
3268 retry:
3269         check_irq_off();
3270         spin_lock(&n->list_lock);
3271         entry = n->slabs_partial.next;
3272         if (entry == &n->slabs_partial) {
3273                 n->free_touched = 1;
3274                 entry = n->slabs_free.next;
3275                 if (entry == &n->slabs_free)
3276                         goto must_grow;
3277         }
3278
3279         page = list_entry(entry, struct page, lru);
3280         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3281
3282         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3283         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3284         STATS_SET_HIGH(cachep);
3285
3286         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3287
3288         obj = slab_get_obj(cachep, page, nodeid);
3289         n->free_objects--;
3290         /* move slabp to correct slabp list: */
3291         list_del(&page->lru);
3292
3293         if (page->active == cachep->num)
3294                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
3295         else
3296                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
3297
3298         spin_unlock(&n->list_lock);
3299         goto done;
3300
3301 must_grow:
3302         spin_unlock(&n->list_lock);
3303         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3304         if (x)
3305                 goto retry;
3306
3307         return fallback_alloc(cachep, flags);
3308
3309 done:
3310         return obj;
3311 }
3312
3313 static __always_inline void *
3314 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3315                    unsigned long caller)
3316 {
3317         unsigned long save_flags;
3318         void *ptr;
3319         int slab_node = numa_mem_id();
3320
3321         flags &= gfp_allowed_mask;
3322
3323         lockdep_trace_alloc(flags);
3324
3325         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3326                 return NULL;
3327
3328         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3329
3330         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3331         local_irq_save(save_flags);
3332
3333         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3334                 nodeid = slab_node;
3335
3336         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3337                 /* Node not bootstrapped yet */
3338                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3339                 goto out;
3340         }
3341
3342         if (nodeid == slab_node) {
3343                 /*
3344                  * Use the locally cached objects if possible.
3345                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3346                  * to other nodes. It may fail while we still have
3347                  * objects on other nodes available.
3348                  */
3349                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3350                 if (ptr)
3351                         goto out;
3352         }
3353         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3354         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3355   out:
3356         local_irq_restore(save_flags);
3357         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3358         kmemleak_alloc_recursive(ptr, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3359                                  flags);
3360
3361         if (likely(ptr)) {
3362                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, cachep->object_size);
3363                 if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3364                         memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3365         }
3366
3367         return ptr;
3368 }
3369
3370 static __always_inline void *
3371 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3372 {
3373         void *objp;
3374
3375         if (current->mempolicy || unlikely(current->flags & PF_SPREAD_SLAB)) {
3376                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3377                 if (objp)
3378                         goto out;
3379         }
3380         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3381
3382         /*
3383          * We may just have run out of memory on the local node.
3384          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3385          */
3386         if (!objp)
3387                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3388
3389   out:
3390         return objp;
3391 }
3392 #else
3393
3394 static __always_inline void *
3395 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3396 {
3397         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3398 }
3399
3400 #endif /* CONFIG_NUMA */
3401
3402 static __always_inline void *
3403 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3404 {
3405         unsigned long save_flags;
3406         void *objp;
3407
3408         flags &= gfp_allowed_mask;
3409
3410         lockdep_trace_alloc(flags);
3411
3412         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3413                 return NULL;
3414
3415         cachep = memcg_kmem_get_cache(cachep, flags);
3416
3417         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3418         local_irq_save(save_flags);
3419         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3420         local_irq_restore(save_flags);
3421         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3422         kmemleak_alloc_recursive(objp, cachep->object_size, 1, cachep->flags,
3423                                  flags);
3424         prefetchw(objp);
3425
3426         if (likely(objp)) {
3427                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, cachep->object_size);
3428                 if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3429                         memset(objp, 0, cachep->object_size);
3430         }
3431
3432         return objp;
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3437  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3438  */
3439 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3440                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3441 {
3442         int i;
3443         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3444
3445         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3446                 void *objp;
3447                 struct page *page;
3448
3449                 clear_obj_pfmemalloc(&objpp[i]);
3450                 objp = objpp[i];
3451
3452                 page = virt_to_head_page(objp);
3453                 list_del(&page->lru);
3454                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3455                 slab_put_obj(cachep, page, objp, node);
3456                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3457                 n->free_objects++;
3458
3459                 /* fixup slab chains */
3460                 if (page->active == 0) {
3461                         if (n->free_objects > n->free_limit) {
3462                                 n->free_objects -= cachep->num;
3463                                 list_add_tail(&page->lru, list);
3464                         } else {
3465                                 list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3466                         }
3467                 } else {
3468                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3469                          * partial list on free - maximum time for the
3470                          * other objects to be freed, too.
3471                          */
3472                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3473                 }
3474         }
3475 }
3476
3477 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3478 {
3479         int batchcount;
3480         struct kmem_cache_node *n;
3481         int node = numa_mem_id();
3482         LIST_HEAD(list);
3483
3484         batchcount = ac->batchcount;
3485 #if DEBUG
3486         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3487 #endif
3488         check_irq_off();
3489         n = get_node(cachep, node);
3490         spin_lock(&n->list_lock);
3491         if (n->shared) {
3492                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3493                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3494                 if (max) {
3495                         if (batchcount > max)
3496                                 batchcount = max;
3497                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3498                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3499                         shared_array->avail += batchcount;
3500                         goto free_done;
3501                 }
3502         }
3503
3504         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3505 free_done:
3506 #if STATS
3507         {
3508                 int i = 0;
3509                 struct list_head *p;
3510
3511                 p = n->slabs_free.next;
3512                 while (p != &(n->slabs_free)) {
3513                         struct page *page;
3514
3515                         page = list_entry(p, struct page, lru);
3516                         BUG_ON(page->active);
3517
3518                         i++;
3519                         p = p->next;
3520                 }
3521                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3522         }
3523 #endif
3524         spin_unlock(&n->list_lock);
3525         slabs_destroy(cachep, &list);
3526         ac->avail -= batchcount;
3527         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3528 }
3529
3530 /*
3531  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3532  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3533  */
3534 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3535                                 unsigned long caller)
3536 {
3537         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3538
3539         check_irq_off();
3540         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3541         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3542
3543         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3544
3545         /*
3546          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3547          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3548          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3549          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3550          * the cache.
3551          */
3552         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3553                 return;
3554
3555         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3556                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3557         } else {
3558                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3559                 cache_flusharray(cachep, ac);
3560         }
3561
3562         ac_put_obj(cachep, ac, objp);
3563 }
3564
3565 /**
3566  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3567  * @cachep: The cache to allocate from.
3568  * @flags: See kmalloc().
3569  *
3570  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3571  * if the cache has no available objects.
3572  */
3573 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3574 {
3575         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3576
3577         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3578                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3579
3580         return ret;
3581 }
3582 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3583
3584 #ifdef CONFIG_TRACING
3585 void *
3586 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3587 {
3588         void *ret;
3589
3590         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3591
3592         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3593                       size, cachep->size, flags);
3594         return ret;
3595 }
3596 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3597 #endif
3598
3599 #ifdef CONFIG_NUMA
3600 /**
3601  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3602  * @cachep: The cache to allocate from.
3603  * @flags: See kmalloc().
3604  * @nodeid: node number of the target node.
3605  *
3606  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3607  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3608  *
3609  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3610  */
3611 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3612 {
3613         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3614
3615         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3616                                     cachep->object_size, cachep->size,
3617                                     flags, nodeid);
3618
3619         return ret;
3620 }
3621 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3622
3623 #ifdef CONFIG_TRACING
3624 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3625                                   gfp_t flags,
3626                                   int nodeid,
3627                                   size_t size)
3628 {
3629         void *ret;
3630
3631         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3632
3633         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3634                            size, cachep->size,
3635                            flags, nodeid);
3636         return ret;
3637 }
3638 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3639 #endif
3640
3641 static __always_inline void *
3642 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3643 {
3644         struct kmem_cache *cachep;
3645
3646         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3647         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3648                 return cachep;
3649         return kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3650 }
3651
3652 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3653 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3654 {
3655         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3656 }
3657 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3658
3659 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3660                 int node, unsigned long caller)
3661 {
3662         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3663 }
3664 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3665 #else
3666 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3667 {
3668         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, 0);
3669 }
3670 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3671 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3672 #endif /* CONFIG_NUMA */
3673
3674 /**
3675  * __do_kmalloc - allocate memory
3676  * @size: how many bytes of memory are required.
3677  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3678  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3679  */
3680 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3681                                           unsigned long caller)
3682 {
3683         struct kmem_cache *cachep;
3684         void *ret;
3685
3686         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3687         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3688                 return cachep;
3689         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3690
3691         trace_kmalloc(caller, ret,
3692                       size, cachep->size, flags);
3693
3694         return ret;
3695 }
3696
3697
3698 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3699 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3700 {
3701         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3702 }
3703 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3704
3705 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3706 {
3707         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3708 }
3709 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3710
3711 #else
3712 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3713 {
3714         return __do_kmalloc(size, flags, 0);
3715 }
3716 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3717 #endif
3718
3719 /**
3720  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3721  * @cachep: The cache the allocation was from.
3722  * @objp: The previously allocated object.
3723  *
3724  * Free an object which was previously allocated from this
3725  * cache.
3726  */
3727 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3728 {
3729         unsigned long flags;
3730         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3731         if (!cachep)
3732                 return;
3733
3734         local_irq_save(flags);
3735         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3736         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3737                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3738         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3739         local_irq_restore(flags);
3740
3741         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3742 }
3743 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3744
3745 /**
3746  * kfree - free previously allocated memory
3747  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3748  *
3749  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3750  *
3751  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3752  * or you will run into trouble.
3753  */
3754 void kfree(const void *objp)
3755 {
3756         struct kmem_cache *c;
3757         unsigned long flags;
3758
3759         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3760
3761         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3762                 return;
3763         local_irq_save(flags);
3764         kfree_debugcheck(objp);
3765         c = virt_to_cache(objp);
3766         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3767
3768         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3769         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3770         local_irq_restore(flags);
3771 }
3772 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3773
3774 /*
3775  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3776  */
3777 static int alloc_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3778 {
3779         int node;
3780         struct kmem_cache_node *n;
3781         struct array_cache *new_shared;
3782         struct alien_cache **new_alien = NULL;
3783
3784         for_each_online_node(node) {
3785
3786                 if (use_alien_caches) {
3787                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3788                         if (!new_alien)
3789                                 goto fail;
3790                 }
3791
3792                 new_shared = NULL;
3793                 if (cachep->shared) {
3794                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3795                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3796                                         0xbaadf00d, gfp);
3797                         if (!new_shared) {
3798                                 free_alien_cache(new_alien);
3799                                 goto fail;
3800                         }
3801                 }
3802
3803                 n = get_node(cachep, node);
3804                 if (n) {
3805                         struct array_cache *shared = n->shared;
3806                         LIST_HEAD(list);
3807
3808                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3809
3810                         if (shared)
3811                                 free_block(cachep, shared->entry,
3812                                                 shared->avail, node, &list);
3813
3814                         n->shared = new_shared;
3815                         if (!n->alien) {
3816                                 n->alien = new_alien;
3817                                 new_alien = NULL;
3818                         }
3819                         n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3820                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3821                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3822                         slabs_destroy(cachep, &list);
3823                         kfree(shared);
3824                         free_alien_cache(new_alien);
3825                         continue;
3826                 }
3827                 n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
3828                 if (!n) {
3829                         free_alien_cache(new_alien);
3830                         kfree(new_shared);
3831                         goto fail;
3832                 }
3833
3834                 kmem_cache_node_init(n);
3835                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
3836                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
3837                 n->shared = new_shared;
3838                 n->alien = new_alien;
3839                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3840                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3841                 cachep->node[node] = n;
3842         }
3843         return 0;
3844
3845 fail:
3846         if (!cachep->list.next) {
3847                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3848                 node--;
3849                 while (node >= 0) {
3850                         n = get_node(cachep, node);
3851                         if (n) {
3852                                 kfree(n->shared);
3853                                 free_alien_cache(n->alien);
3854                                 kfree(n);
3855                                 cachep->node[node] = NULL;
3856                         }
3857                         node--;
3858                 }
3859         }
3860         return -ENOMEM;
3861 }
3862
3863 struct ccupdate_struct {
3864         struct kmem_cache *cachep;
3865         struct array_cache *new[0];
3866 };
3867
3868 static void do_ccupdate_local(void *info)
3869 {
3870         struct ccupdate_struct *new = info;
3871         struct array_cache *old;
3872
3873         check_irq_off();
3874         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3875
3876         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3877         new->new[smp_processor_id()] = old;
3878 }
3879
3880 /* Always called with the slab_mutex held */
3881 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3882                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3883 {
3884         struct ccupdate_struct *new;
3885         int i;
3886
3887         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
3888                       gfp);
3889         if (!new)
3890                 return -ENOMEM;
3891
3892         for_each_online_cpu(i) {
3893                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
3894                                                 batchcount, gfp);
3895                 if (!new->new[i]) {
3896                         for (i--; i >= 0; i--)
3897                                 kfree(new->new[i]);
3898                         kfree(new);
3899                         return -ENOMEM;
3900                 }
3901         }
3902         new->cachep = cachep;
3903
3904         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
3905
3906         check_irq_on();
3907         cachep->batchcount = batchcount;
3908         cachep->limit = limit;
3909         cachep->shared = shared;
3910
3911         for_each_online_cpu(i) {
3912                 LIST_HEAD(list);
3913                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
3914                 int node;
3915                 struct kmem_cache_node *n;
3916
3917                 if (!ccold)
3918                         continue;
3919
3920                 node = cpu_to_mem(i);
3921                 n = get_node(cachep, node);
3922                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3923                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, node, &list);
3924                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3925                 slabs_destroy(cachep, &list);
3926                 kfree(ccold);
3927         }
3928         kfree(new);
3929         return alloc_kmem_cache_node(cachep, gfp);
3930 }
3931
3932 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3933                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3934 {
3935         int ret;
3936         struct kmem_cache *c = NULL;
3937         int i = 0;
3938
3939         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3940
3941         if (slab_state < FULL)
3942                 return ret;
3943
3944         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3945                 return ret;
3946
3947         VM_BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
3948         for_each_memcg_cache_index(i) {
3949                 c = cache_from_memcg_idx(cachep, i);
3950                 if (c)
3951                         /* return value determined by the parent cache only */
3952                         __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3953         }
3954
3955         return ret;
3956 }
3957
3958 /* Called with slab_mutex held always */
3959 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3960 {
3961         int err;
3962         int limit = 0;
3963         int shared = 0;
3964         int batchcount = 0;
3965
3966         if (!is_root_cache(cachep)) {
3967                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3968                 limit = root->limit;
3969                 shared = root->shared;
3970                 batchcount = root->batchcount;
3971         }
3972
3973         if (limit && shared && batchcount)
3974                 goto skip_setup;
3975         /*
3976          * The head array serves three purposes:
3977          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3978          * - reduce the number of spinlock operations.
3979          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3980          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3981          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3982          * Bonwick.
3983          */
3984         if (cachep->size > 131072)
3985                 limit = 1;
3986         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3987                 limit = 8;
3988         else if (cachep->size > 1024)
3989                 limit = 24;
3990         else if (cachep->size > 256)
3991                 limit = 54;
3992         else
3993                 limit = 120;
3994
3995         /*
3996          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3997          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3998          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3999          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4000          * replaces Bonwick's magazine layer.
4001          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4002          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4003          */
4004         shared = 0;
4005         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4006                 shared = 8;
4007
4008 #if DEBUG
4009         /*
4010          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4011          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4012          */
4013         if (limit > 32)
4014                 limit = 32;
4015 #endif
4016         batchcount = (limit + 1) / 2;
4017 skip_setup:
4018         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4019         if (err)
4020                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4021                        cachep->name, -err);
4022         return err;
4023 }
4024
4025 /*
4026  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4027  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4028  * if drain_array() is used on the shared array.
4029  */
4030 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4031                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4032 {
4033         LIST_HEAD(list);
4034         int tofree;
4035
4036         if (!ac || !ac->avail)
4037                 return;
4038         if (ac->touched && !force) {
4039                 ac->touched = 0;
4040         } else {
4041                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4042                 if (ac->avail) {
4043                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4044                         if (tofree > ac->avail)
4045                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4046                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, &list);
4047                         ac->avail -= tofree;
4048                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4049                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4050                 }
4051                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4052                 slabs_destroy(cachep, &list);
4053         }
4054 }
4055
4056 /**
4057  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4058  * @w: work descriptor
4059  *
4060  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4061  * Purpose:
4062  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4063  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4064  *
4065  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4066  * again on the next iteration.
4067  */
4068 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4069 {
4070         struct kmem_cache *searchp;
4071         struct kmem_cache_node *n;
4072         int node = numa_mem_id();
4073         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4074
4075         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4076                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4077                 goto out;
4078
4079         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4080                 check_irq_on();
4081
4082                 /*
4083                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4084                  * have established with reasonable certainty that
4085                  * we can do some work if the lock was obtained.
4086                  */
4087                 n = get_node(searchp, node);
4088
4089                 reap_alien(searchp, n);
4090
4091                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4092
4093                 /*
4094                  * These are racy checks but it does not matter
4095                  * if we skip one check or scan twice.
4096                  */
4097                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4098                         goto next;
4099
4100                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4101
4102                 drain_array(searchp, n, n->shared, 0, node);
4103
4104                 if (n->free_touched)
4105                         n->free_touched = 0;
4106                 else {
4107                         int freed;
4108
4109                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4110                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4111                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4112                 }
4113 next:
4114                 cond_resched();
4115         }
4116         check_irq_on();
4117         mutex_unlock(&slab_mutex);
4118         next_reap_node();
4119 out:
4120         /* Set up the next iteration */
4121         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4122 }
4123
4124 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4125 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4126 {
4127         struct page *page;
4128         unsigned long active_objs;
4129         unsigned long num_objs;
4130         unsigned long active_slabs = 0;
4131         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4132         const char *name;
4133         char *error = NULL;
4134         int node;
4135         struct kmem_cache_node *n;
4136
4137         active_objs = 0;
4138         num_slabs = 0;
4139         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4140
4141                 check_irq_on();
4142                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4143
4144                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
4145                         if (page->active != cachep->num && !error)
4146                                 error = "slabs_full accounting error";
4147                         active_objs += cachep->num;
4148                         active_slabs++;
4149                 }
4150                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4151                         if (page->active == cachep->num && !error)
4152                                 error = "slabs_partial accounting error";
4153                         if (!page->active && !error)
4154                                 error = "slabs_partial accounting error";
4155                         active_objs += page->active;
4156                         active_slabs++;
4157                 }
4158                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4159                         if (page->active && !error)
4160                                 error = "slabs_free accounting error";
4161                         num_slabs++;
4162                 }
4163                 free_objects += n->free_objects;
4164                 if (n->shared)
4165                         shared_avail += n->shared->avail;
4166
4167                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4168         }
4169         num_slabs += active_slabs;
4170         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4171         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4172                 error = "free_objects accounting error";
4173
4174         name = cachep->name;
4175         if (error)
4176                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4177
4178         sinfo->active_objs = active_objs;
4179         sinfo->num_objs = num_objs;
4180         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4181         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4182         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4183         sinfo->limit = cachep->limit;
4184         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4185         sinfo->shared = cachep->shared;
4186         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4187         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4188 }
4189
4190 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4191 {
4192 #if STATS
4193         {                       /* node stats */
4194                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4195                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4196                 unsigned long grown = cachep->grown;
4197                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4198                 unsigned long errors = cachep->errors;
4199                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4200                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4201                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4202                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4203
4204                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4205                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4206                            allocs, high, grown,
4207                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4208                            node_frees, overflows);
4209         }
4210         /* cpu stats */
4211         {
4212                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4213                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4214                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4215                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4216
4217                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4218                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4219         }
4220 #endif
4221 }
4222
4223 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4224 /**
4225  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4226  * @file: unused
4227  * @buffer: user buffer
4228  * @count: data length
4229  * @ppos: unused
4230  */
4231 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4232                        size_t count, loff_t *ppos)
4233 {
4234         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4235         int limit, batchcount, shared, res;
4236         struct kmem_cache *cachep;
4237
4238         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4239                 return -EINVAL;
4240         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4241                 return -EFAULT;
4242         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4243
4244         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4245         if (!tmp)
4246                 return -EINVAL;
4247         *tmp = '\0';
4248         tmp++;
4249         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4250                 return -EINVAL;
4251
4252         /* Find the cache in the chain of caches. */
4253         mutex_lock(&slab_mutex);
4254         res = -EINVAL;
4255         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4256                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4257                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4258                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4259                                 res = 0;
4260                         } else {
4261                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4262                                                        batchcount, shared,
4263                                                        GFP_KERNEL);
4264                         }
4265                         break;
4266                 }
4267         }
4268         mutex_unlock(&slab_mutex);
4269         if (res >= 0)
4270                 res = count;
4271         return res;
4272 }
4273
4274 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4275
4276 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4277 {
4278         mutex_lock(&slab_mutex);
4279         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4280 }
4281
4282 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4283 {
4284         unsigned long *p;
4285         int l;
4286         if (!v)
4287                 return 1;
4288         l = n[1];
4289         p = n + 2;
4290         while (l) {
4291                 int i = l/2;
4292                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4293                 if (*q == v) {
4294                         q[1]++;
4295                         return 1;
4296                 }
4297                 if (*q > v) {
4298                         l = i;
4299                 } else {
4300                         p = q + 2;
4301                         l -= i + 1;
4302                 }
4303         }
4304         if (++n[1] == n[0])
4305                 return 0;
4306         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4307         p[0] = v;
4308         p[1] = 1;
4309         return 1;
4310 }
4311
4312 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4313                                                 struct page *page)
4314 {
4315         void *p;
4316         int i;
4317
4318         if (n[0] == n[1])
4319                 return;
4320         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4321                 if (get_obj_status(page, i) != OBJECT_ACTIVE)
4322                         continue;
4323
4324                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4325                         return;
4326         }
4327 }
4328
4329 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4330 {
4331 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4332         unsigned long offset, size;
4333         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4334
4335         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4336                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4337                 if (modname[0])
4338                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4339                 return;
4340         }
4341 #endif
4342         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4343 }
4344
4345 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4346 {
4347         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4348         struct page *page;
4349         struct kmem_cache_node *n;
4350         const char *name;
4351         unsigned long *x = m->private;
4352         int node;
4353         int i;
4354
4355         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4356                 return 0;
4357         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4358                 return 0;
4359
4360         /* OK, we can do it */
4361
4362         x[1] = 0;
4363
4364         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4365
4366                 check_irq_on();
4367                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4368
4369                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4370                         handle_slab(x, cachep, page);
4371                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4372                         handle_slab(x, cachep, page);
4373                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4374         }
4375         name = cachep->name;
4376         if (x[0] == x[1]) {
4377                 /* Increase the buffer size */
4378                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4379                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4380                 if (!m->private) {
4381                         /* Too bad, we are really out */
4382                         m->private = x;
4383                         mutex_lock(&slab_mutex);
4384                         return -ENOMEM;
4385                 }
4386                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4387                 kfree(x);
4388                 mutex_lock(&slab_mutex);
4389                 /* Now make sure this entry will be retried */
4390                 m->count = m->size;
4391                 return 0;
4392         }
4393         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4394                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4395                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4396                 seq_putc(m, '\n');
4397         }
4398
4399         return 0;
4400 }
4401
4402 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4403         .start = leaks_start,
4404         .next = slab_next,
4405         .stop = slab_stop,
4406         .show = leaks_show,
4407 };
4408
4409 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4410 {
4411         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4412         int ret = -ENOMEM;
4413         if (n) {
4414                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4415                 if (!ret) {
4416                         struct seq_file *m = file->private_data;
4417                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4418                         m->private = n;
4419                         n = NULL;
4420                 }
4421                 kfree(n);
4422         }
4423         return ret;
4424 }
4425
4426 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4427         .open           = slabstats_open,
4428         .read           = seq_read,
4429         .llseek         = seq_lseek,
4430         .release        = seq_release_private,
4431 };
4432 #endif
4433
4434 static int __init slab_proc_init(void)
4435 {
4436 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4437         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4438 #endif
4439         return 0;
4440 }
4441 module_init(slab_proc_init);
4442 #endif
4443
4444 /**
4445  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4446  * @objp: Pointer to the object
4447  *
4448  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4449  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4450  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4451  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4452  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4453  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4454  * must not be freed during the duration of the call.
4455  */
4456 size_t ksize(const void *objp)
4457 {
4458         BUG_ON(!objp);
4459         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4460                 return 0;
4461
4462         return virt_to_cache(objp)->object_size;
4463 }
4464 EXPORT_SYMBOL(ksize);