[PATCH] slab: fix kzalloc and kstrdup caller report for CONFIG_DEBUG_SLAB
[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 intializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts - 
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/config.h>
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/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/seq_file.h>
98 #include        <linux/notifier.h>
99 #include        <linux/kallsyms.h>
100 #include        <linux/cpu.h>
101 #include        <linux/sysctl.h>
102 #include        <linux/module.h>
103 #include        <linux/rcupdate.h>
104 #include        <linux/string.h>
105 #include        <linux/nodemask.h>
106 #include        <linux/mempolicy.h>
107 #include        <linux/mutex.h>
108
109 #include        <asm/uaccess.h>
110 #include        <asm/cacheflush.h>
111 #include        <asm/tlbflush.h>
112 #include        <asm/page.h>
113
114 /*
115  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_DEBUG_INITIAL,
116  *                SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
117  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
118  *
119  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
120  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
121  *
122  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
123  */
124
125 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
126 #define DEBUG           1
127 #define STATS           1
128 #define FORCED_DEBUG    1
129 #else
130 #define DEBUG           0
131 #define STATS           0
132 #define FORCED_DEBUG    0
133 #endif
134
135 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
136 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
137
138 #ifndef cache_line_size
139 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
140 #endif
141
142 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
143 /*
144  * Enforce a minimum alignment for the kmalloc caches.
145  * Usually, the kmalloc caches are cache_line_size() aligned, except when
146  * DEBUG and FORCED_DEBUG are enabled, then they are BYTES_PER_WORD aligned.
147  * Some archs want to perform DMA into kmalloc caches and need a guaranteed
148  * alignment larger than BYTES_PER_WORD. ARCH_KMALLOC_MINALIGN allows that.
149  * Note that this flag disables some debug features.
150  */
151 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN 0
152 #endif
153
154 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
155 /*
156  * Enforce a minimum alignment for all caches.
157  * Intended for archs that get misalignment faults even for BYTES_PER_WORD
158  * aligned buffers. Includes ARCH_KMALLOC_MINALIGN.
159  * If possible: Do not enable this flag for CONFIG_DEBUG_SLAB, it disables
160  * some debug features.
161  */
162 #define ARCH_SLAB_MINALIGN 0
163 #endif
164
165 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
166 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
167 #endif
168
169 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
170 #if DEBUG
171 # define CREATE_MASK    (SLAB_DEBUG_INITIAL | SLAB_RED_ZONE | \
172                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
173                          SLAB_NO_REAP | SLAB_CACHE_DMA | \
174                          SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | SLAB_STORE_USER | \
175                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
176                          SLAB_DESTROY_BY_RCU)
177 #else
178 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_NO_REAP | \
179                          SLAB_CACHE_DMA | SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN | \
180                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
181                          SLAB_DESTROY_BY_RCU)
182 #endif
183
184 /*
185  * kmem_bufctl_t:
186  *
187  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
188  * linked offsets.
189  *
190  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
191  * slab an object belongs to.
192  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
193  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
194  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
195  * that does not use off-slab slabs.
196  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
197  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
198  * to have too many per slab.
199  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
200  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
201  */
202
203 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
204 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
205 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
206 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
207
208 /* Max number of objs-per-slab for caches which use off-slab slabs.
209  * Needed to avoid a possible looping condition in cache_grow().
210  */
211 static unsigned long offslab_limit;
212
213 /*
214  * struct slab
215  *
216  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
217  * for a slab, or allocated from an general cache.
218  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
219  */
220 struct slab {
221         struct list_head list;
222         unsigned long colouroff;
223         void *s_mem;            /* including colour offset */
224         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
225         kmem_bufctl_t free;
226         unsigned short nodeid;
227 };
228
229 /*
230  * struct slab_rcu
231  *
232  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
233  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
234  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
235  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
236  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
237  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
238  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
239  *
240  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
241  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
242  *
243  * We assume struct slab_rcu can overlay struct slab when destroying.
244  */
245 struct slab_rcu {
246         struct rcu_head head;
247         struct kmem_cache *cachep;
248         void *addr;
249 };
250
251 /*
252  * struct array_cache
253  *
254  * Purpose:
255  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
256  * - reduce the number of linked list operations
257  * - reduce spinlock operations
258  *
259  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
260  * footprint.
261  *
262  */
263 struct array_cache {
264         unsigned int avail;
265         unsigned int limit;
266         unsigned int batchcount;
267         unsigned int touched;
268         spinlock_t lock;
269         void *entry[0];         /*
270                                  * Must have this definition in here for the proper
271                                  * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
272                                  * the entries.
273                                  * [0] is for gcc 2.95. It should really be [].
274                                  */
275 };
276
277 /* bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore,
278  * but the cpuarrays are allocated from the generic caches...
279  */
280 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
281 struct arraycache_init {
282         struct array_cache cache;
283         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
284 };
285
286 /*
287  * The slab lists for all objects.
288  */
289 struct kmem_list3 {
290         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
291         struct list_head slabs_full;
292         struct list_head slabs_free;
293         unsigned long free_objects;
294         unsigned long next_reap;
295         int free_touched;
296         unsigned int free_limit;
297         spinlock_t list_lock;
298         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
299         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
300 };
301
302 /*
303  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
304  */
305 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES + 1)
306 struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
307 #define CACHE_CACHE 0
308 #define SIZE_AC 1
309 #define SIZE_L3 (1 + MAX_NUMNODES)
310
311 /*
312  * This function must be completely optimized away if
313  * a constant is passed to it. Mostly the same as
314  * what is in linux/slab.h except it returns an
315  * index.
316  */
317 static __always_inline int index_of(const size_t size)
318 {
319         extern void __bad_size(void);
320
321         if (__builtin_constant_p(size)) {
322                 int i = 0;
323
324 #define CACHE(x) \
325         if (size <=x) \
326                 return i; \
327         else \
328                 i++;
329 #include "linux/kmalloc_sizes.h"
330 #undef CACHE
331                 __bad_size();
332         } else
333                 __bad_size();
334         return 0;
335 }
336
337 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
338 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
339
340 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
341 {
342         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
343         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
344         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
345         parent->shared = NULL;
346         parent->alien = NULL;
347         spin_lock_init(&parent->list_lock);
348         parent->free_objects = 0;
349         parent->free_touched = 0;
350 }
351
352 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)  \
353         do {    \
354                 INIT_LIST_HEAD(listp);          \
355                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
356         } while (0)
357
358 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                     \
359         do {                                    \
360         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
361         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
362         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
363         } while (0)
364
365 /*
366  * struct kmem_cache
367  *
368  * manages a cache.
369  */
370
371 struct kmem_cache {
372 /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */
373         struct array_cache *array[NR_CPUS];
374         unsigned int batchcount;
375         unsigned int limit;
376         unsigned int shared;
377         unsigned int buffer_size;
378 /* 2) touched by every alloc & free from the backend */
379         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];
380         unsigned int flags;     /* constant flags */
381         unsigned int num;       /* # of objs per slab */
382         spinlock_t spinlock;
383
384 /* 3) cache_grow/shrink */
385         /* order of pgs per slab (2^n) */
386         unsigned int gfporder;
387
388         /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */
389         gfp_t gfpflags;
390
391         size_t colour;          /* cache colouring range */
392         unsigned int colour_off;        /* colour offset */
393         unsigned int colour_next;       /* cache colouring */
394         struct kmem_cache *slabp_cache;
395         unsigned int slab_size;
396         unsigned int dflags;    /* dynamic flags */
397
398         /* constructor func */
399         void (*ctor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
400
401         /* de-constructor func */
402         void (*dtor) (void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
403
404 /* 4) cache creation/removal */
405         const char *name;
406         struct list_head next;
407
408 /* 5) statistics */
409 #if STATS
410         unsigned long num_active;
411         unsigned long num_allocations;
412         unsigned long high_mark;
413         unsigned long grown;
414         unsigned long reaped;
415         unsigned long errors;
416         unsigned long max_freeable;
417         unsigned long node_allocs;
418         unsigned long node_frees;
419         atomic_t allochit;
420         atomic_t allocmiss;
421         atomic_t freehit;
422         atomic_t freemiss;
423 #endif
424 #if DEBUG
425         /*
426          * If debugging is enabled, then the allocator can add additional
427          * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total
428          * object size including these internal fields, the following two
429          * variables contain the offset to the user object and its size.
430          */
431         int obj_offset;
432         int obj_size;
433 #endif
434 };
435
436 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
437 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
438
439 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
440 /* Optimization question: fewer reaps means less 
441  * probability for unnessary cpucache drain/refill cycles.
442  *
443  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
444  * which could lock up otherwise freeable slabs.
445  */
446 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
447 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
448
449 #if STATS
450 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
451 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
452 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
453 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
454 #define STATS_INC_REAPED(x)     ((x)->reaped++)
455 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { if ((x)->num_active > (x)->high_mark) \
456                                         (x)->high_mark = (x)->num_active; \
457                                 } while (0)
458 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
459 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
460 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
461 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) \
462                                 do { if ((x)->max_freeable < i) \
463                                         (x)->max_freeable = i; \
464                                 } while (0)
465
466 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
467 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
468 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
469 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
470 #else
471 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
472 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
473 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
474 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
475 #define STATS_INC_REAPED(x)     do { } while (0)
476 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
477 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
478 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
479 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
480 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) \
481                                 do { } while (0)
482
483 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
484 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
485 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
486 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
487 #endif
488
489 #if DEBUG
490 /* Magic nums for obj red zoning.
491  * Placed in the first word before and the first word after an obj.
492  */
493 #define RED_INACTIVE    0x5A2CF071UL    /* when obj is inactive */
494 #define RED_ACTIVE      0x170FC2A5UL    /* when obj is active */
495
496 /* ...and for poisoning */
497 #define POISON_INUSE    0x5a    /* for use-uninitialised poisoning */
498 #define POISON_FREE     0x6b    /* for use-after-free poisoning */
499 #define POISON_END      0xa5    /* end-byte of poisoning */
500
501 /* memory layout of objects:
502  * 0            : objp
503  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
504  *              the end of an object is aligned with the end of the real
505  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
506  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
507  *              redzone word.
508  * cachep->obj_offset: The real object.
509  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
510  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address [BYTES_PER_WORD long]
511  */
512 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
513 {
514         return cachep->obj_offset;
515 }
516
517 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
518 {
519         return cachep->obj_size;
520 }
521
522 static unsigned long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
523 {
524         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
525         return (unsigned long*) (objp+obj_offset(cachep)-BYTES_PER_WORD);
526 }
527
528 static unsigned long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
529 {
530         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
531         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
532                 return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size -
533                                          2 * BYTES_PER_WORD);
534         return (unsigned long *)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
535 }
536
537 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
538 {
539         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
540         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
541 }
542
543 #else
544
545 #define obj_offset(x)                   0
546 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
547 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
548 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long *)NULL;})
549 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
550
551 #endif
552
553 /*
554  * Maximum size of an obj (in 2^order pages)
555  * and absolute limit for the gfp order.
556  */
557 #if defined(CONFIG_LARGE_ALLOCS)
558 #define MAX_OBJ_ORDER   13      /* up to 32Mb */
559 #define MAX_GFP_ORDER   13      /* up to 32Mb */
560 #elif defined(CONFIG_MMU)
561 #define MAX_OBJ_ORDER   5       /* 32 pages */
562 #define MAX_GFP_ORDER   5       /* 32 pages */
563 #else
564 #define MAX_OBJ_ORDER   8       /* up to 1Mb */
565 #define MAX_GFP_ORDER   8       /* up to 1Mb */
566 #endif
567
568 /*
569  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
570  */
571 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
572 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
573 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
574
575 /* Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the
576  * global 'mem_map'. These are used to find the slab an obj belongs to.
577  * With kfree(), these are used to find the cache which an obj belongs to.
578  */
579 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
580 {
581         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
582 }
583
584 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
585 {
586         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
587 }
588
589 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
590 {
591         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
592 }
593
594 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
595 {
596         return (struct slab *)page->lru.prev;
597 }
598
599 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
600 {
601         struct page *page = virt_to_page(obj);
602         return page_get_cache(page);
603 }
604
605 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
606 {
607         struct page *page = virt_to_page(obj);
608         return page_get_slab(page);
609 }
610
611 /* These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes. */
612 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
613 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
614 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
615         CACHE(ULONG_MAX)
616 #undef CACHE
617 };
618 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
619
620 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
621 struct cache_names {
622         char *name;
623         char *name_dma;
624 };
625
626 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
627 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
628 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
629         {NULL,}
630 #undef CACHE
631 };
632
633 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
634     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
635 static struct arraycache_init initarray_generic =
636     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
637
638 /* internal cache of cache description objs */
639 static struct kmem_cache cache_cache = {
640         .batchcount = 1,
641         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
642         .shared = 1,
643         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
644         .flags = SLAB_NO_REAP,
645         .spinlock = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
646         .name = "kmem_cache",
647 #if DEBUG
648         .obj_size = sizeof(struct kmem_cache),
649 #endif
650 };
651
652 /* Guard access to the cache-chain. */
653 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
654 static struct list_head cache_chain;
655
656 /*
657  * vm_enough_memory() looks at this to determine how many
658  * slab-allocated pages are possibly freeable under pressure
659  *
660  * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT turns this on per-slab
661  */
662 atomic_t slab_reclaim_pages;
663
664 /*
665  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
666  * until the general caches are up.
667  */
668 static enum {
669         NONE,
670         PARTIAL_AC,
671         PARTIAL_L3,
672         FULL
673 } g_cpucache_up;
674
675 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, reap_work);
676
677 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len, int node);
678 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep);
679 static void cache_reap(void *unused);
680 static int __node_shrink(struct kmem_cache *cachep, int node);
681
682 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
683 {
684         return cachep->array[smp_processor_id()];
685 }
686
687 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
688 {
689         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
690
691 #if DEBUG
692         /* This happens if someone tries to call
693          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
694          * the generic caches are initialized.
695          */
696         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
697 #endif
698         while (size > csizep->cs_size)
699                 csizep++;
700
701         /*
702          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
703          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
704          * for large kmalloc calls required.
705          */
706         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
707                 return csizep->cs_dmacachep;
708         return csizep->cs_cachep;
709 }
710
711 struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
712 {
713         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
714 }
715 EXPORT_SYMBOL(kmem_find_general_cachep);
716
717 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
718 {
719         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
720 }
721
722 /* Calculate the number of objects and left-over bytes for a given
723    buffer size. */
724 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
725                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
726                            unsigned int *num)
727 {
728         int nr_objs;
729         size_t mgmt_size;
730         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
731
732         /*
733          * The slab management structure can be either off the slab or
734          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
735          * slab is used for:
736          *
737          * - The struct slab
738          * - One kmem_bufctl_t for each object
739          * - Padding to respect alignment of @align
740          * - @buffer_size bytes for each object
741          *
742          * If the slab management structure is off the slab, then the
743          * alignment will already be calculated into the size. Because
744          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
745          * correct alignment when allocated.
746          */
747         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
748                 mgmt_size = 0;
749                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
750
751                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
752                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
753         } else {
754                 /*
755                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
756                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
757                  * least @align. In the worst case, this result will
758                  * be one greater than the number of objects that fit
759                  * into the memory allocation when taking the padding
760                  * into account.
761                  */
762                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
763                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
764
765                 /*
766                  * This calculated number will be either the right
767                  * amount, or one greater than what we want.
768                  */
769                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
770                        > slab_size)
771                         nr_objs--;
772
773                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
774                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
775
776                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
777         }
778         *num = nr_objs;
779         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
780 }
781
782 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__FUNCTION__, cachep, msg)
783
784 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep, char *msg)
785 {
786         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
787                function, cachep->name, msg);
788         dump_stack();
789 }
790
791 /*
792  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
793  * via the workqueue/eventd.
794  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
795  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
796  * lock.
797  */
798 static void __devinit start_cpu_timer(int cpu)
799 {
800         struct work_struct *reap_work = &per_cpu(reap_work, cpu);
801
802         /*
803          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
804          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
805          * at that time.
806          */
807         if (keventd_up() && reap_work->func == NULL) {
808                 INIT_WORK(reap_work, cache_reap, NULL);
809                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work, HZ + 3 * cpu);
810         }
811 }
812
813 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
814                                             int batchcount)
815 {
816         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
817         struct array_cache *nc = NULL;
818
819         nc = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
820         if (nc) {
821                 nc->avail = 0;
822                 nc->limit = entries;
823                 nc->batchcount = batchcount;
824                 nc->touched = 0;
825                 spin_lock_init(&nc->lock);
826         }
827         return nc;
828 }
829
830 #ifdef CONFIG_NUMA
831 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
832
833 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit)
834 {
835         struct array_cache **ac_ptr;
836         int memsize = sizeof(void *) * MAX_NUMNODES;
837         int i;
838
839         if (limit > 1)
840                 limit = 12;
841         ac_ptr = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
842         if (ac_ptr) {
843                 for_each_node(i) {
844                         if (i == node || !node_online(i)) {
845                                 ac_ptr[i] = NULL;
846                                 continue;
847                         }
848                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d);
849                         if (!ac_ptr[i]) {
850                                 for (i--; i <= 0; i--)
851                                         kfree(ac_ptr[i]);
852                                 kfree(ac_ptr);
853                                 return NULL;
854                         }
855                 }
856         }
857         return ac_ptr;
858 }
859
860 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
861 {
862         int i;
863
864         if (!ac_ptr)
865                 return;
866
867         for_each_node(i)
868             kfree(ac_ptr[i]);
869
870         kfree(ac_ptr);
871 }
872
873 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
874                                 struct array_cache *ac, int node)
875 {
876         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
877
878         if (ac->avail) {
879                 spin_lock(&rl3->list_lock);
880                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
881                 ac->avail = 0;
882                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
883         }
884 }
885
886 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
887 {
888         int i = 0;
889         struct array_cache *ac;
890         unsigned long flags;
891
892         for_each_online_node(i) {
893                 ac = l3->alien[i];
894                 if (ac) {
895                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
896                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
897                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
898                 }
899         }
900 }
901 #else
902 #define alloc_alien_cache(node, limit) do { } while (0)
903 #define free_alien_cache(ac_ptr) do { } while (0)
904 #define drain_alien_cache(cachep, l3) do { } while (0)
905 #endif
906
907 static int __devinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
908                                     unsigned long action, void *hcpu)
909 {
910         long cpu = (long)hcpu;
911         struct kmem_cache *cachep;
912         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
913         int node = cpu_to_node(cpu);
914         int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
915
916         switch (action) {
917         case CPU_UP_PREPARE:
918                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
919                 /* we need to do this right in the beginning since
920                  * alloc_arraycache's are going to use this list.
921                  * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
922                  * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
923                  */
924
925                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
926                         /* setup the size64 kmemlist for cpu before we can
927                          * begin anything. Make sure some other cpu on this
928                          * node has not already allocated this
929                          */
930                         if (!cachep->nodelists[node]) {
931                                 if (!(l3 = kmalloc_node(memsize,
932                                                         GFP_KERNEL, node)))
933                                         goto bad;
934                                 kmem_list3_init(l3);
935                                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
936                                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
937
938                                 cachep->nodelists[node] = l3;
939                         }
940
941                         spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
942                         cachep->nodelists[node]->free_limit =
943                             (1 + nr_cpus_node(node)) *
944                             cachep->batchcount + cachep->num;
945                         spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
946                 }
947
948                 /* Now we can go ahead with allocating the shared array's
949                    & array cache's */
950                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
951                         struct array_cache *nc;
952
953                         nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
954                                               cachep->batchcount);
955                         if (!nc)
956                                 goto bad;
957                         cachep->array[cpu] = nc;
958
959                         l3 = cachep->nodelists[node];
960                         BUG_ON(!l3);
961                         if (!l3->shared) {
962                                 if (!(nc = alloc_arraycache(node,
963                                                             cachep->shared *
964                                                             cachep->batchcount,
965                                                             0xbaadf00d)))
966                                         goto bad;
967
968                                 /* we are serialised from CPU_DEAD or
969                                    CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock */
970                                 l3->shared = nc;
971                         }
972                 }
973                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
974                 break;
975         case CPU_ONLINE:
976                 start_cpu_timer(cpu);
977                 break;
978 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
979         case CPU_DEAD:
980                 /* fall thru */
981         case CPU_UP_CANCELED:
982                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
983
984                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
985                         struct array_cache *nc;
986                         cpumask_t mask;
987
988                         mask = node_to_cpumask(node);
989                         spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
990                         /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
991                         nc = cachep->array[cpu];
992                         cachep->array[cpu] = NULL;
993                         l3 = cachep->nodelists[node];
994
995                         if (!l3)
996                                 goto unlock_cache;
997
998                         spin_lock(&l3->list_lock);
999
1000                         /* Free limit for this kmem_list3 */
1001                         l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1002                         if (nc)
1003                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1004
1005                         if (!cpus_empty(mask)) {
1006                                 spin_unlock(&l3->list_lock);
1007                                 goto unlock_cache;
1008                         }
1009
1010                         if (l3->shared) {
1011                                 free_block(cachep, l3->shared->entry,
1012                                            l3->shared->avail, node);
1013                                 kfree(l3->shared);
1014                                 l3->shared = NULL;
1015                         }
1016                         if (l3->alien) {
1017                                 drain_alien_cache(cachep, l3);
1018                                 free_alien_cache(l3->alien);
1019                                 l3->alien = NULL;
1020                         }
1021
1022                         /* free slabs belonging to this node */
1023                         if (__node_shrink(cachep, node)) {
1024                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
1025                                 spin_unlock(&l3->list_lock);
1026                                 kfree(l3);
1027                         } else {
1028                                 spin_unlock(&l3->list_lock);
1029                         }
1030                       unlock_cache:
1031                         spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
1032                         kfree(nc);
1033                 }
1034                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1035                 break;
1036 #endif
1037         }
1038         return NOTIFY_OK;
1039       bad:
1040         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1041         return NOTIFY_BAD;
1042 }
1043
1044 static struct notifier_block cpucache_notifier = { &cpuup_callback, NULL, 0 };
1045
1046 /*
1047  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1048  */
1049 static void init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list, int nodeid)
1050 {
1051         struct kmem_list3 *ptr;
1052
1053         BUG_ON(cachep->nodelists[nodeid] != list);
1054         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_KERNEL, nodeid);
1055         BUG_ON(!ptr);
1056
1057         local_irq_disable();
1058         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1059         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1060         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1061         local_irq_enable();
1062 }
1063
1064 /* Initialisation.
1065  * Called after the gfp() functions have been enabled, and before smp_init().
1066  */
1067 void __init kmem_cache_init(void)
1068 {
1069         size_t left_over;
1070         struct cache_sizes *sizes;
1071         struct cache_names *names;
1072         int i;
1073
1074         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1075                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1076                 if (i < MAX_NUMNODES)
1077                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1078         }
1079
1080         /*
1081          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1082          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1083          */
1084         if (num_physpages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1085                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1086
1087         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1088          * from caches that do not exist yet:
1089          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct kmem_cache
1090          *    structures of all caches, except cache_cache itself: cache_cache
1091          *    is statically allocated.
1092          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1093          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1094          *    array at the end of the bootstrap.
1095          * 2) Create the first kmalloc cache.
1096          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1097          *    An __init data area is used for the head array.
1098          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1099          *    head arrays.
1100          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1101          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1102          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1103          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1104          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1105          */
1106
1107         /* 1) create the cache_cache */
1108         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1109         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1110         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1111         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1112         cache_cache.nodelists[numa_node_id()] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE];
1113
1114         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size, cache_line_size());
1115
1116         cache_estimate(0, cache_cache.buffer_size, cache_line_size(), 0,
1117                        &left_over, &cache_cache.num);
1118         if (!cache_cache.num)
1119                 BUG();
1120
1121         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1122         cache_cache.colour_next = 0;
1123         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1124                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1125
1126         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1127         sizes = malloc_sizes;
1128         names = cache_names;
1129
1130         /* Initialize the caches that provide memory for the array cache
1131          * and the kmem_list3 structures first.
1132          * Without this, further allocations will bug
1133          */
1134
1135         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1136                                                       sizes[INDEX_AC].cs_size,
1137                                                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1138                                                       (ARCH_KMALLOC_FLAGS |
1139                                                        SLAB_PANIC), NULL, NULL);
1140
1141         if (INDEX_AC != INDEX_L3)
1142                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1143                     kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1144                                       sizes[INDEX_L3].cs_size,
1145                                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1146                                       (ARCH_KMALLOC_FLAGS | SLAB_PANIC), NULL,
1147                                       NULL);
1148
1149         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1150                 /*
1151                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1152                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1153                  * eliminates "false sharing".
1154                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1155                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1156                  */
1157                 if (!sizes->cs_cachep)
1158                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1159                                                              sizes->cs_size,
1160                                                              ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1161                                                              (ARCH_KMALLOC_FLAGS
1162                                                               | SLAB_PANIC),
1163                                                              NULL, NULL);
1164
1165                 /* Inc off-slab bufctl limit until the ceiling is hit. */
1166                 if (!(OFF_SLAB(sizes->cs_cachep))) {
1167                         offslab_limit = sizes->cs_size - sizeof(struct slab);
1168                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
1169                 }
1170
1171                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(names->name_dma,
1172                                                         sizes->cs_size,
1173                                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1174                                                         (ARCH_KMALLOC_FLAGS |
1175                                                          SLAB_CACHE_DMA |
1176                                                          SLAB_PANIC), NULL,
1177                                                         NULL);
1178
1179                 sizes++;
1180                 names++;
1181         }
1182         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1183         {
1184                 void *ptr;
1185
1186                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1187
1188                 local_irq_disable();
1189                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1190                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1191                        sizeof(struct arraycache_init));
1192                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1193                 local_irq_enable();
1194
1195                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1196
1197                 local_irq_disable();
1198                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1199                        != &initarray_generic.cache);
1200                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1201                        sizeof(struct arraycache_init));
1202                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1203                     ptr;
1204                 local_irq_enable();
1205         }
1206         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1207         {
1208                 int node;
1209                 /* Replace the static kmem_list3 structures for the boot cpu */
1210                 init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE],
1211                           numa_node_id());
1212
1213                 for_each_online_node(node) {
1214                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1215                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + node], node);
1216
1217                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1218                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1219                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + node],
1220                                           node);
1221                         }
1222                 }
1223         }
1224
1225         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1226         {
1227                 struct kmem_cache *cachep;
1228                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1229                 list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1230                     enable_cpucache(cachep);
1231                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1232         }
1233
1234         /* Done! */
1235         g_cpucache_up = FULL;
1236
1237         /* Register a cpu startup notifier callback
1238          * that initializes cpu_cache_get for all new cpus
1239          */
1240         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1241
1242         /* The reap timers are started later, with a module init call:
1243          * That part of the kernel is not yet operational.
1244          */
1245 }
1246
1247 static int __init cpucache_init(void)
1248 {
1249         int cpu;
1250
1251         /* 
1252          * Register the timers that return unneeded
1253          * pages to gfp.
1254          */
1255         for_each_online_cpu(cpu)
1256             start_cpu_timer(cpu);
1257
1258         return 0;
1259 }
1260
1261 __initcall(cpucache_init);
1262
1263 /*
1264  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1265  *
1266  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1267  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1268  * would be relatively rare and ignorable.
1269  */
1270 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1271 {
1272         struct page *page;
1273         void *addr;
1274         int i;
1275
1276         flags |= cachep->gfpflags;
1277         page = alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1278         if (!page)
1279                 return NULL;
1280         addr = page_address(page);
1281
1282         i = (1 << cachep->gfporder);
1283         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1284                 atomic_add(i, &slab_reclaim_pages);
1285         add_page_state(nr_slab, i);
1286         while (i--) {
1287                 SetPageSlab(page);
1288                 page++;
1289         }
1290         return addr;
1291 }
1292
1293 /*
1294  * Interface to system's page release.
1295  */
1296 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1297 {
1298         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1299         struct page *page = virt_to_page(addr);
1300         const unsigned long nr_freed = i;
1301
1302         while (i--) {
1303                 if (!TestClearPageSlab(page))
1304                         BUG();
1305                 page++;
1306         }
1307         sub_page_state(nr_slab, nr_freed);
1308         if (current->reclaim_state)
1309                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1310         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1311         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1312                 atomic_sub(1 << cachep->gfporder, &slab_reclaim_pages);
1313 }
1314
1315 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1316 {
1317         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1318         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1319
1320         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1321         if (OFF_SLAB(cachep))
1322                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1323 }
1324
1325 #if DEBUG
1326
1327 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1328 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1329                             unsigned long caller)
1330 {
1331         int size = obj_size(cachep);
1332
1333         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1334
1335         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1336                 return;
1337
1338         *addr++ = 0x12345678;
1339         *addr++ = caller;
1340         *addr++ = smp_processor_id();
1341         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1342         {
1343                 unsigned long *sptr = &caller;
1344                 unsigned long svalue;
1345
1346                 while (!kstack_end(sptr)) {
1347                         svalue = *sptr++;
1348                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1349                                 *addr++ = svalue;
1350                                 size -= sizeof(unsigned long);
1351                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1352                                         break;
1353                         }
1354                 }
1355
1356         }
1357         *addr++ = 0x87654321;
1358 }
1359 #endif
1360
1361 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1362 {
1363         int size = obj_size(cachep);
1364         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1365
1366         memset(addr, val, size);
1367         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1368 }
1369
1370 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1371 {
1372         int i;
1373         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1374         for (i = 0; i < limit; i++) {
1375                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1376         }
1377         printk("\n");
1378 }
1379 #endif
1380
1381 #if DEBUG
1382
1383 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1384 {
1385         int i, size;
1386         char *realobj;
1387
1388         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1389                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%lx/0x%lx.\n",
1390                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1391                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1392         }
1393
1394         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1395                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1396                        *dbg_userword(cachep, objp));
1397                 print_symbol("(%s)",
1398                              (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1399                 printk("\n");
1400         }
1401         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1402         size = obj_size(cachep);
1403         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1404                 int limit;
1405                 limit = 16;
1406                 if (i + limit > size)
1407                         limit = size - i;
1408                 dump_line(realobj, i, limit);
1409         }
1410 }
1411
1412 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1413 {
1414         char *realobj;
1415         int size, i;
1416         int lines = 0;
1417
1418         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1419         size = obj_size(cachep);
1420
1421         for (i = 0; i < size; i++) {
1422                 char exp = POISON_FREE;
1423                 if (i == size - 1)
1424                         exp = POISON_END;
1425                 if (realobj[i] != exp) {
1426                         int limit;
1427                         /* Mismatch ! */
1428                         /* Print header */
1429                         if (lines == 0) {
1430                                 printk(KERN_ERR
1431                                        "Slab corruption: start=%p, len=%d\n",
1432                                        realobj, size);
1433                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1434                         }
1435                         /* Hexdump the affected line */
1436                         i = (i / 16) * 16;
1437                         limit = 16;
1438                         if (i + limit > size)
1439                                 limit = size - i;
1440                         dump_line(realobj, i, limit);
1441                         i += 16;
1442                         lines++;
1443                         /* Limit to 5 lines */
1444                         if (lines > 5)
1445                                 break;
1446                 }
1447         }
1448         if (lines != 0) {
1449                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1450                  * exist:
1451                  */
1452                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1453                 int objnr;
1454
1455                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
1456                 if (objnr) {
1457                         objp = slabp->s_mem + (objnr - 1) * cachep->buffer_size;
1458                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1459                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1460                                realobj, size);
1461                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1462                 }
1463                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1464                         objp = slabp->s_mem + (objnr + 1) * cachep->buffer_size;
1465                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1466                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1467                                realobj, size);
1468                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1469                 }
1470         }
1471 }
1472 #endif
1473
1474 #if DEBUG
1475 /**
1476  * slab_destroy_objs - call the registered destructor for each object in
1477  *      a slab that is to be destroyed.
1478  */
1479 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1480 {
1481         int i;
1482         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1483                 void *objp = slabp->s_mem + cachep->buffer_size * i;
1484
1485                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1486 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1487                         if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0
1488                             && OFF_SLAB(cachep))
1489                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1490                                                  cachep->buffer_size / PAGE_SIZE,
1491                                                  1);
1492                         else
1493                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1494 #else
1495                         check_poison_obj(cachep, objp);
1496 #endif
1497                 }
1498                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1499                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1500                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1501                                            "was overwritten");
1502                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1503                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1504                                            "was overwritten");
1505                 }
1506                 if (cachep->dtor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
1507                         (cachep->dtor) (objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
1508         }
1509 }
1510 #else
1511 static void slab_destroy_objs(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1512 {
1513         if (cachep->dtor) {
1514                 int i;
1515                 for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1516                         void *objp = slabp->s_mem + cachep->buffer_size * i;
1517                         (cachep->dtor) (objp, cachep, 0);
1518                 }
1519         }
1520 }
1521 #endif
1522
1523 /**
1524  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1525  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.
1526  * The cache-lock is not held/needed.
1527  */
1528 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1529 {
1530         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
1531
1532         slab_destroy_objs(cachep, slabp);
1533         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1534                 struct slab_rcu *slab_rcu;
1535
1536                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
1537                 slab_rcu->cachep = cachep;
1538                 slab_rcu->addr = addr;
1539                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
1540         } else {
1541                 kmem_freepages(cachep, addr);
1542                 if (OFF_SLAB(cachep))
1543                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
1544         }
1545 }
1546
1547 /* For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same
1548    as size of kmem_list3. */
1549 static void set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1550 {
1551         int node;
1552
1553         for_each_online_node(node) {
1554                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1555                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1556                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1557                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1558         }
1559 }
1560
1561 /**
1562  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs and the number
1563  *                        of objects per slab.
1564  *
1565  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1566  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1567  * towards high-order requests, this should be changed.
1568  */
1569 static inline size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep, size_t size,
1570                                           size_t align, gfp_t flags)
1571 {
1572         size_t left_over = 0;
1573
1574         for (;; cachep->gfporder++) {
1575                 unsigned int num;
1576                 size_t remainder;
1577
1578                 if (cachep->gfporder > MAX_GFP_ORDER) {
1579                         cachep->num = 0;
1580                         break;
1581                 }
1582
1583                 cache_estimate(cachep->gfporder, size, align, flags,
1584                                &remainder, &num);
1585                 if (!num)
1586                         continue;
1587                 /* More than offslab_limit objects will cause problems */
1588                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && cachep->num > offslab_limit)
1589                         break;
1590
1591                 cachep->num = num;
1592                 left_over = remainder;
1593
1594                 /*
1595                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1596                  * currently bad for the gfp()s.
1597                  */
1598                 if (cachep->gfporder >= slab_break_gfp_order)
1599                         break;
1600
1601                 if ((left_over * 8) <= (PAGE_SIZE << cachep->gfporder))
1602                         /* Acceptable internal fragmentation */
1603                         break;
1604         }
1605         return left_over;
1606 }
1607
1608 /**
1609  * kmem_cache_create - Create a cache.
1610  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
1611  * @size: The size of objects to be created in this cache.
1612  * @align: The required alignment for the objects.
1613  * @flags: SLAB flags
1614  * @ctor: A constructor for the objects.
1615  * @dtor: A destructor for the objects.
1616  *
1617  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1618  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1619  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache
1620  * and the @dtor is run before the pages are handed back.
1621  *
1622  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
1623  * the module calling this has to destroy the cache before getting 
1624  * unloaded.
1625  * 
1626  * The flags are
1627  *
1628  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1629  * to catch references to uninitialised memory.
1630  *
1631  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1632  * for buffer overruns.
1633  *
1634  * %SLAB_NO_REAP - Don't automatically reap this cache when we're under
1635  * memory pressure.
1636  *
1637  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1638  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1639  * as davem.
1640  */
1641 struct kmem_cache *
1642 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
1643         unsigned long flags, void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
1644         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
1645 {
1646         size_t left_over, slab_size, ralign;
1647         struct kmem_cache *cachep = NULL;
1648         struct list_head *p;
1649
1650         /*
1651          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
1652          */
1653         if ((!name) ||
1654             in_interrupt() ||
1655             (size < BYTES_PER_WORD) ||
1656             (size > (1 << MAX_OBJ_ORDER) * PAGE_SIZE) || (dtor && !ctor)) {
1657                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n",
1658                        __FUNCTION__, name);
1659                 BUG();
1660         }
1661
1662         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1663
1664         list_for_each(p, &cache_chain) {
1665                 struct kmem_cache *pc = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
1666                 mm_segment_t old_fs = get_fs();
1667                 char tmp;
1668                 int res;
1669
1670                 /*
1671                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
1672                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
1673                  * area of the module.  Print a warning.
1674                  */
1675                 set_fs(KERNEL_DS);
1676                 res = __get_user(tmp, pc->name);
1677                 set_fs(old_fs);
1678                 if (res) {
1679                         printk("SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
1680                                pc->buffer_size);
1681                         continue;
1682                 }
1683
1684                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
1685                         printk("kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
1686                         dump_stack();
1687                         goto oops;
1688                 }
1689         }
1690
1691 #if DEBUG
1692         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
1693         if ((flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) && !ctor) {
1694                 /* No constructor, but inital state check requested */
1695                 printk(KERN_ERR "%s: No con, but init state check "
1696                        "requested - %s\n", __FUNCTION__, name);
1697                 flags &= ~SLAB_DEBUG_INITIAL;
1698         }
1699 #if FORCED_DEBUG
1700         /*
1701          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1702          * large objects, if the increased size would increase the object size
1703          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1704          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1705          */
1706         if ((size < 4096
1707              || fls(size - 1) == fls(size - 1 + 3 * BYTES_PER_WORD)))
1708                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1709         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1710                 flags |= SLAB_POISON;
1711 #endif
1712         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1713                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
1714 #endif
1715         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1716                 BUG_ON(dtor);
1717
1718         /*
1719          * Always checks flags, a caller might be expecting debug
1720          * support which isn't available.
1721          */
1722         if (flags & ~CREATE_MASK)
1723                 BUG();
1724
1725         /* Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1726          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1727          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1728          */
1729         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
1730                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
1731                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
1732         }
1733
1734         /* calculate out the final buffer alignment: */
1735         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
1736         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1737                 /* Default alignment: as specified by the arch code.
1738                  * Except if an object is really small, then squeeze multiple
1739                  * objects into one cacheline.
1740                  */
1741                 ralign = cache_line_size();
1742                 while (size <= ralign / 2)
1743                         ralign /= 2;
1744         } else {
1745                 ralign = BYTES_PER_WORD;
1746         }
1747         /* 2) arch mandated alignment: disables debug if necessary */
1748         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
1749                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1750                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
1751                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1752         }
1753         /* 3) caller mandated alignment: disables debug if necessary */
1754         if (ralign < align) {
1755                 ralign = align;
1756                 if (ralign > BYTES_PER_WORD)
1757                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1758         }
1759         /* 4) Store it. Note that the debug code below can reduce
1760          *    the alignment to BYTES_PER_WORD.
1761          */
1762         align = ralign;
1763
1764         /* Get cache's description obj. */
1765         cachep = kmem_cache_alloc(&cache_cache, SLAB_KERNEL);
1766         if (!cachep)
1767                 goto oops;
1768         memset(cachep, 0, sizeof(struct kmem_cache));
1769
1770 #if DEBUG
1771         cachep->obj_size = size;
1772
1773         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1774                 /* redzoning only works with word aligned caches */
1775                 align = BYTES_PER_WORD;
1776
1777                 /* add space for red zone words */
1778                 cachep->obj_offset += BYTES_PER_WORD;
1779                 size += 2 * BYTES_PER_WORD;
1780         }
1781         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
1782                 /* user store requires word alignment and
1783                  * one word storage behind the end of the real
1784                  * object.
1785                  */
1786                 align = BYTES_PER_WORD;
1787                 size += BYTES_PER_WORD;
1788         }
1789 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
1790         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
1791             && cachep->obj_size > cache_line_size() && size < PAGE_SIZE) {
1792                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - size;
1793                 size = PAGE_SIZE;
1794         }
1795 #endif
1796 #endif
1797
1798         /* Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab. */
1799         if (size >= (PAGE_SIZE >> 3))
1800                 /*
1801                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
1802                  * off-slab (should allow better packing of objs).
1803                  */
1804                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
1805
1806         size = ALIGN(size, align);
1807
1808         if ((flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) && size <= PAGE_SIZE) {
1809                 /*
1810                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1811                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1812                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1813                  */
1814                 cachep->gfporder = 0;
1815                 cache_estimate(cachep->gfporder, size, align, flags,
1816                                &left_over, &cachep->num);
1817         } else
1818                 left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
1819
1820         if (!cachep->num) {
1821                 printk("kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
1822                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
1823                 cachep = NULL;
1824                 goto oops;
1825         }
1826         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
1827                           + sizeof(struct slab), align);
1828
1829         /*
1830          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1831          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1832          */
1833         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
1834                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
1835                 left_over -= slab_size;
1836         }
1837
1838         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1839                 /* really off slab. No need for manual alignment */
1840                 slab_size =
1841                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
1842         }
1843
1844         cachep->colour_off = cache_line_size();
1845         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1846         if (cachep->colour_off < align)
1847                 cachep->colour_off = align;
1848         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
1849         cachep->slab_size = slab_size;
1850         cachep->flags = flags;
1851         cachep->gfpflags = 0;
1852         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
1853                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
1854         spin_lock_init(&cachep->spinlock);
1855         cachep->buffer_size = size;
1856
1857         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB)
1858                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
1859         cachep->ctor = ctor;
1860         cachep->dtor = dtor;
1861         cachep->name = name;
1862
1863         /* Don't let CPUs to come and go */
1864         lock_cpu_hotplug();
1865
1866         if (g_cpucache_up == FULL) {
1867                 enable_cpucache(cachep);
1868         } else {
1869                 if (g_cpucache_up == NONE) {
1870                         /* Note: the first kmem_cache_create must create
1871                          * the cache that's used by kmalloc(24), otherwise
1872                          * the creation of further caches will BUG().
1873                          */
1874                         cachep->array[smp_processor_id()] =
1875                             &initarray_generic.cache;
1876
1877                         /* If the cache that's used by
1878                          * kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is the first cache,
1879                          * then we need to set up all its list3s, otherwise
1880                          * the creation of further caches will BUG().
1881                          */
1882                         set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
1883                         if (INDEX_AC == INDEX_L3)
1884                                 g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1885                         else
1886                                 g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
1887                 } else {
1888                         cachep->array[smp_processor_id()] =
1889                             kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_KERNEL);
1890
1891                         if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
1892                                 set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
1893                                 g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
1894                         } else {
1895                                 int node;
1896                                 for_each_online_node(node) {
1897
1898                                         cachep->nodelists[node] =
1899                                             kmalloc_node(sizeof
1900                                                          (struct kmem_list3),
1901                                                          GFP_KERNEL, node);
1902                                         BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
1903                                         kmem_list3_init(cachep->
1904                                                         nodelists[node]);
1905                                 }
1906                         }
1907                 }
1908                 cachep->nodelists[numa_node_id()]->next_reap =
1909                     jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1910                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1911
1912                 BUG_ON(!cpu_cache_get(cachep));
1913                 cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1914                 cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1915                 cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1916                 cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1917                 cachep->batchcount = 1;
1918                 cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1919         }
1920
1921         /* cache setup completed, link it into the list */
1922         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
1923         unlock_cpu_hotplug();
1924       oops:
1925         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
1926                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
1927                       name);
1928         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1929         return cachep;
1930 }
1931 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
1932
1933 #if DEBUG
1934 static void check_irq_off(void)
1935 {
1936         BUG_ON(!irqs_disabled());
1937 }
1938
1939 static void check_irq_on(void)
1940 {
1941         BUG_ON(irqs_disabled());
1942 }
1943
1944 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
1945 {
1946 #ifdef CONFIG_SMP
1947         check_irq_off();
1948         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_node_id()]->list_lock);
1949 #endif
1950 }
1951
1952 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
1953 {
1954 #ifdef CONFIG_SMP
1955         check_irq_off();
1956         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1957 #endif
1958 }
1959
1960 #else
1961 #define check_irq_off() do { } while(0)
1962 #define check_irq_on()  do { } while(0)
1963 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
1964 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
1965 #endif
1966
1967 /*
1968  * Waits for all CPUs to execute func().
1969  */
1970 static void smp_call_function_all_cpus(void (*func)(void *arg), void *arg)
1971 {
1972         check_irq_on();
1973         preempt_disable();
1974
1975         local_irq_disable();
1976         func(arg);
1977         local_irq_enable();
1978
1979         if (smp_call_function(func, arg, 1, 1))
1980                 BUG();
1981
1982         preempt_enable();
1983 }
1984
1985 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
1986                                 int force, int node);
1987
1988 static void do_drain(void *arg)
1989 {
1990         struct kmem_cache *cachep = (struct kmem_cache *) arg;
1991         struct array_cache *ac;
1992         int node = numa_node_id();
1993
1994         check_irq_off();
1995         ac = cpu_cache_get(cachep);
1996         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1997         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1998         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1999         ac->avail = 0;
2000 }
2001
2002 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2003 {
2004         struct kmem_list3 *l3;
2005         int node;
2006
2007         smp_call_function_all_cpus(do_drain, cachep);
2008         check_irq_on();
2009         spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
2010         for_each_online_node(node) {
2011                 l3 = cachep->nodelists[node];
2012                 if (l3) {
2013                         spin_lock(&l3->list_lock);
2014                         drain_array_locked(cachep, l3->shared, 1, node);
2015                         spin_unlock(&l3->list_lock);
2016                         if (l3->alien)
2017                                 drain_alien_cache(cachep, l3);
2018                 }
2019         }
2020         spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
2021 }
2022
2023 static int __node_shrink(struct kmem_cache *cachep, int node)
2024 {
2025         struct slab *slabp;
2026         struct kmem_list3 *l3 = cachep->nodelists[node];
2027         int ret;
2028
2029         for (;;) {
2030                 struct list_head *p;
2031
2032                 p = l3->slabs_free.prev;
2033                 if (p == &l3->slabs_free)
2034                         break;
2035
2036                 slabp = list_entry(l3->slabs_free.prev, struct slab, list);
2037 #if DEBUG
2038                 if (slabp->inuse)
2039                         BUG();
2040 #endif
2041                 list_del(&slabp->list);
2042
2043                 l3->free_objects -= cachep->num;
2044                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2045                 slab_destroy(cachep, slabp);
2046                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2047         }
2048         ret = !list_empty(&l3->slabs_full) || !list_empty(&l3->slabs_partial);
2049         return ret;
2050 }
2051
2052 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2053 {
2054         int ret = 0, i = 0;
2055         struct kmem_list3 *l3;
2056
2057         drain_cpu_caches(cachep);
2058
2059         check_irq_on();
2060         for_each_online_node(i) {
2061                 l3 = cachep->nodelists[i];
2062                 if (l3) {
2063                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2064                         ret += __node_shrink(cachep, i);
2065                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2066                 }
2067         }
2068         return (ret ? 1 : 0);
2069 }
2070
2071 /**
2072  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2073  * @cachep: The cache to shrink.
2074  *
2075  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2076  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2077  */
2078 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2079 {
2080         if (!cachep || in_interrupt())
2081                 BUG();
2082
2083         return __cache_shrink(cachep);
2084 }
2085 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2086
2087 /**
2088  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2089  * @cachep: the cache to destroy
2090  *
2091  * Remove a struct kmem_cache object from the slab cache.
2092  * Returns 0 on success.
2093  *
2094  * It is expected this function will be called by a module when it is
2095  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2096  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2097  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2098  *
2099  * The cache must be empty before calling this function.
2100  *
2101  * The caller must guarantee that noone will allocate memory from the cache
2102  * during the kmem_cache_destroy().
2103  */
2104 int kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2105 {
2106         int i;
2107         struct kmem_list3 *l3;
2108
2109         if (!cachep || in_interrupt())
2110                 BUG();
2111
2112         /* Don't let CPUs to come and go */
2113         lock_cpu_hotplug();
2114
2115         /* Find the cache in the chain of caches. */
2116         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2117         /*
2118          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2119          */
2120         list_del(&cachep->next);
2121         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2122
2123         if (__cache_shrink(cachep)) {
2124                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2125                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2126                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2127                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2128                 unlock_cpu_hotplug();
2129                 return 1;
2130         }
2131
2132         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2133                 synchronize_rcu();
2134
2135         for_each_online_cpu(i)
2136             kfree(cachep->array[i]);
2137
2138         /* NUMA: free the list3 structures */
2139         for_each_online_node(i) {
2140                 if ((l3 = cachep->nodelists[i])) {
2141                         kfree(l3->shared);
2142                         free_alien_cache(l3->alien);
2143                         kfree(l3);
2144                 }
2145         }
2146         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2147
2148         unlock_cpu_hotplug();
2149
2150         return 0;
2151 }
2152 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2153
2154 /* Get the memory for a slab management obj. */
2155 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2156                                    int colour_off, gfp_t local_flags)
2157 {
2158         struct slab *slabp;
2159
2160         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2161                 /* Slab management obj is off-slab. */
2162                 slabp = kmem_cache_alloc(cachep->slabp_cache, local_flags);
2163                 if (!slabp)
2164                         return NULL;
2165         } else {
2166                 slabp = objp + colour_off;
2167                 colour_off += cachep->slab_size;
2168         }
2169         slabp->inuse = 0;
2170         slabp->colouroff = colour_off;
2171         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2172
2173         return slabp;
2174 }
2175
2176 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2177 {
2178         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2179 }
2180
2181 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2182                             struct slab *slabp, unsigned long ctor_flags)
2183 {
2184         int i;
2185
2186         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2187                 void *objp = slabp->s_mem + cachep->buffer_size * i;
2188 #if DEBUG
2189                 /* need to poison the objs? */
2190                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2191                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2192                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2193                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2194
2195                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2196                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2197                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2198                 }
2199                 /*
2200                  * Constructors are not allowed to allocate memory from
2201                  * the same cache which they are a constructor for.
2202                  * Otherwise, deadlock. They must also be threaded.
2203                  */
2204                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2205                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep), cachep,
2206                                      ctor_flags);
2207
2208                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2209                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2210                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2211                                            " end of an object");
2212                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2213                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2214                                            " start of an object");
2215                 }
2216                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep)
2217                     && cachep->flags & SLAB_POISON)
2218                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2219                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2220 #else
2221                 if (cachep->ctor)
2222                         cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2223 #endif
2224                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2225         }
2226         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2227         slabp->free = 0;
2228 }
2229
2230 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2231 {
2232         if (flags & SLAB_DMA) {
2233                 if (!(cachep->gfpflags & GFP_DMA))
2234                         BUG();
2235         } else {
2236                 if (cachep->gfpflags & GFP_DMA)
2237                         BUG();
2238         }
2239 }
2240
2241 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp, int nodeid)
2242 {
2243         void *objp = slabp->s_mem + (slabp->free * cachep->buffer_size);
2244         kmem_bufctl_t next;
2245
2246         slabp->inuse++;
2247         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2248 #if DEBUG
2249         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2250         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2251 #endif
2252         slabp->free = next;
2253
2254         return objp;
2255 }
2256
2257 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp, void *objp,
2258                           int nodeid)
2259 {
2260         unsigned int objnr = (unsigned)(objp-slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
2261
2262 #if DEBUG
2263         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2264         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2265
2266         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] != BUFCTL_FREE) {
2267                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2268                        "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2269                 BUG();
2270         }
2271 #endif
2272         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2273         slabp->free = objnr;
2274         slabp->inuse--;
2275 }
2276
2277 static void set_slab_attr(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp, void *objp)
2278 {
2279         int i;
2280         struct page *page;
2281
2282         /* Nasty!!!!!! I hope this is OK. */
2283         i = 1 << cachep->gfporder;
2284         page = virt_to_page(objp);
2285         do {
2286                 page_set_cache(page, cachep);
2287                 page_set_slab(page, slabp);
2288                 page++;
2289         } while (--i);
2290 }
2291
2292 /*
2293  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2294  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2295  */
2296 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
2297 {
2298         struct slab *slabp;
2299         void *objp;
2300         size_t offset;
2301         gfp_t local_flags;
2302         unsigned long ctor_flags;
2303         struct kmem_list3 *l3;
2304
2305         /* Be lazy and only check for valid flags here,
2306          * keeping it out of the critical path in kmem_cache_alloc().
2307          */
2308         if (flags & ~(SLAB_DMA | SLAB_LEVEL_MASK | SLAB_NO_GROW))
2309                 BUG();
2310         if (flags & SLAB_NO_GROW)
2311                 return 0;
2312
2313         ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2314         local_flags = (flags & SLAB_LEVEL_MASK);
2315         if (!(local_flags & __GFP_WAIT))
2316                 /*
2317                  * Not allowed to sleep.  Need to tell a constructor about
2318                  * this - it might need to know...
2319                  */
2320                 ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2321
2322         /* About to mess with non-constant members - lock. */
2323         check_irq_off();
2324         spin_lock(&cachep->spinlock);
2325
2326         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2327         offset = cachep->colour_next;
2328         cachep->colour_next++;
2329         if (cachep->colour_next >= cachep->colour)
2330                 cachep->colour_next = 0;
2331         offset *= cachep->colour_off;
2332
2333         spin_unlock(&cachep->spinlock);
2334
2335         check_irq_off();
2336         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2337                 local_irq_enable();
2338
2339         /*
2340          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2341          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2342          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2343          * will eventually be caught here (where it matters).
2344          */
2345         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2346
2347         /* Get mem for the objs.
2348          * Attempt to allocate a physical page from 'nodeid',
2349          */
2350         if (!(objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid)))
2351                 goto failed;
2352
2353         /* Get slab management. */
2354         if (!(slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset, local_flags)))
2355                 goto opps1;
2356
2357         slabp->nodeid = nodeid;
2358         set_slab_attr(cachep, slabp, objp);
2359
2360         cache_init_objs(cachep, slabp, ctor_flags);
2361
2362         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2363                 local_irq_disable();
2364         check_irq_off();
2365         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2366         spin_lock(&l3->list_lock);
2367
2368         /* Make slab active. */
2369         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2370         STATS_INC_GROWN(cachep);
2371         l3->free_objects += cachep->num;
2372         spin_unlock(&l3->list_lock);
2373         return 1;
2374       opps1:
2375         kmem_freepages(cachep, objp);
2376       failed:
2377         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2378                 local_irq_disable();
2379         return 0;
2380 }
2381
2382 #if DEBUG
2383
2384 /*
2385  * Perform extra freeing checks:
2386  * - detect bad pointers.
2387  * - POISON/RED_ZONE checking
2388  * - destructor calls, for caches with POISON+dtor
2389  */
2390 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2391 {
2392         struct page *page;
2393
2394         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2395                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2396                        (unsigned long)objp);
2397                 BUG();
2398         }
2399         page = virt_to_page(objp);
2400         if (!PageSlab(page)) {
2401                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: bad ptr %lxh.\n",
2402                        (unsigned long)objp);
2403                 BUG();
2404         }
2405 }
2406
2407 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2408                                    void *caller)
2409 {
2410         struct page *page;
2411         unsigned int objnr;
2412         struct slab *slabp;
2413
2414         objp -= obj_offset(cachep);
2415         kfree_debugcheck(objp);
2416         page = virt_to_page(objp);
2417
2418         if (page_get_cache(page) != cachep) {
2419                 printk(KERN_ERR
2420                        "mismatch in kmem_cache_free: expected cache %p, got %p\n",
2421                        page_get_cache(page), cachep);
2422                 printk(KERN_ERR "%p is %s.\n", cachep, cachep->name);
2423                 printk(KERN_ERR "%p is %s.\n", page_get_cache(page),
2424                        page_get_cache(page)->name);
2425                 WARN_ON(1);
2426         }
2427         slabp = page_get_slab(page);
2428
2429         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2430                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_ACTIVE
2431                     || *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_ACTIVE) {
2432                         slab_error(cachep,
2433                                    "double free, or memory outside"
2434                                    " object was overwritten");
2435                         printk(KERN_ERR
2436                                "%p: redzone 1: 0x%lx, redzone 2: 0x%lx.\n",
2437                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2438                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2439                 }
2440                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2441                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2442         }
2443         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2444                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2445
2446         objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
2447
2448         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2449         BUG_ON(objp != slabp->s_mem + objnr * cachep->buffer_size);
2450
2451         if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_INITIAL) {
2452                 /* Need to call the slab's constructor so the
2453                  * caller can perform a verify of its state (debugging).
2454                  * Called without the cache-lock held.
2455                  */
2456                 cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep),
2457                              cachep, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR | SLAB_CTOR_VERIFY);
2458         }
2459         if (cachep->flags & SLAB_POISON && cachep->dtor) {
2460                 /* we want to cache poison the object,
2461                  * call the destruction callback
2462                  */
2463                 cachep->dtor(objp + obj_offset(cachep), cachep, 0);
2464         }
2465         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2466 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2467                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep)) {
2468                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
2469                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2470                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2471                 } else {
2472                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2473                 }
2474 #else
2475                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2476 #endif
2477         }
2478         return objp;
2479 }
2480
2481 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2482 {
2483         kmem_bufctl_t i;
2484         int entries = 0;
2485
2486         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
2487         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
2488                 entries++;
2489                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
2490                         goto bad;
2491         }
2492         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
2493               bad:
2494                 printk(KERN_ERR
2495                        "slab: Internal list corruption detected in cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
2496                        cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
2497                 for (i = 0;
2498                      i < sizeof(slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
2499                      i++) {
2500                         if ((i % 16) == 0)
2501                                 printk("\n%03x:", i);
2502                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
2503                 }
2504                 printk("\n");
2505                 BUG();
2506         }
2507 }
2508 #else
2509 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2510 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2511 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
2512 #endif
2513
2514 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2515 {
2516         int batchcount;
2517         struct kmem_list3 *l3;
2518         struct array_cache *ac;
2519
2520         check_irq_off();
2521         ac = cpu_cache_get(cachep);
2522       retry:
2523         batchcount = ac->batchcount;
2524         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2525                 /* if there was little recent activity on this
2526                  * cache, then perform only a partial refill.
2527                  * Otherwise we could generate refill bouncing.
2528                  */
2529                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2530         }
2531         l3 = cachep->nodelists[numa_node_id()];
2532
2533         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
2534         spin_lock(&l3->list_lock);
2535
2536         if (l3->shared) {
2537                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
2538                 if (shared_array->avail) {
2539                         if (batchcount > shared_array->avail)
2540                                 batchcount = shared_array->avail;
2541                         shared_array->avail -= batchcount;
2542                         ac->avail = batchcount;
2543                         memcpy(ac->entry,
2544                                &(shared_array->entry[shared_array->avail]),
2545                                sizeof(void *) * batchcount);
2546                         shared_array->touched = 1;
2547                         goto alloc_done;
2548                 }
2549         }
2550         while (batchcount > 0) {
2551                 struct list_head *entry;
2552                 struct slab *slabp;
2553                 /* Get slab alloc is to come from. */
2554                 entry = l3->slabs_partial.next;
2555                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
2556                         l3->free_touched = 1;
2557                         entry = l3->slabs_free.next;
2558                         if (entry == &l3->slabs_free)
2559                                 goto must_grow;
2560                 }
2561
2562                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2563                 check_slabp(cachep, slabp);
2564                 check_spinlock_acquired(cachep);
2565                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
2566                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2567                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2568                         STATS_SET_HIGH(cachep);
2569
2570                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
2571                                                             numa_node_id());
2572                 }
2573                 check_slabp(cachep, slabp);
2574
2575                 /* move slabp to correct slabp list: */
2576                 list_del(&slabp->list);
2577                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
2578                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2579                 else
2580                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2581         }
2582
2583       must_grow:
2584         l3->free_objects -= ac->avail;
2585       alloc_done:
2586         spin_unlock(&l3->list_lock);
2587
2588         if (unlikely(!ac->avail)) {
2589                 int x;
2590                 x = cache_grow(cachep, flags, numa_node_id());
2591
2592                 // cache_grow can reenable interrupts, then ac could change.
2593                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2594                 if (!x && ac->avail == 0)       // no objects in sight? abort
2595                         return NULL;
2596
2597                 if (!ac->avail) // objects refilled by interrupt?
2598                         goto retry;
2599         }
2600         ac->touched = 1;
2601         return ac->entry[--ac->avail];
2602 }
2603
2604 static inline void
2605 cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2606 {
2607         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
2608 #if DEBUG
2609         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2610 #endif
2611 }
2612
2613 #if DEBUG
2614 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
2615                                         void *objp, void *caller)
2616 {
2617         if (!objp)
2618                 return objp;
2619         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2620 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2621                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
2622                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2623                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
2624                 else
2625                         check_poison_obj(cachep, objp);
2626 #else
2627                 check_poison_obj(cachep, objp);
2628 #endif
2629                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2630         }
2631         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2632                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
2633
2634         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2635                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE
2636                     || *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2637                         slab_error(cachep,
2638                                    "double free, or memory outside"
2639                                    " object was overwritten");
2640                         printk(KERN_ERR
2641                                "%p: redzone 1: 0x%lx, redzone 2: 0x%lx.\n",
2642                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2643                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2644                 }
2645                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2646                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2647         }
2648         objp += obj_offset(cachep);
2649         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON) {
2650                 unsigned long ctor_flags = SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;
2651
2652                 if (!(flags & __GFP_WAIT))
2653                         ctor_flags |= SLAB_CTOR_ATOMIC;
2654
2655                 cachep->ctor(objp, cachep, ctor_flags);
2656         }
2657         return objp;
2658 }
2659 #else
2660 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
2661 #endif
2662
2663 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2664 {
2665         void *objp;
2666         struct array_cache *ac;
2667
2668 #ifdef CONFIG_NUMA
2669         if (unlikely(current->mempolicy && !in_interrupt())) {
2670                 int nid = slab_node(current->mempolicy);
2671
2672                 if (nid != numa_node_id())
2673                         return __cache_alloc_node(cachep, flags, nid);
2674         }
2675 #endif
2676
2677         check_irq_off();
2678         ac = cpu_cache_get(cachep);
2679         if (likely(ac->avail)) {
2680                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2681                 ac->touched = 1;
2682                 objp = ac->entry[--ac->avail];
2683         } else {
2684                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
2685                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
2686         }
2687         return objp;
2688 }
2689
2690 static __always_inline void *
2691 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
2692 {
2693         unsigned long save_flags;
2694         void *objp;
2695
2696         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
2697
2698         local_irq_save(save_flags);
2699         objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
2700         local_irq_restore(save_flags);
2701         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp,
2702                                             caller);
2703         prefetchw(objp);
2704         return objp;
2705 }
2706
2707 #ifdef CONFIG_NUMA
2708 /*
2709  * A interface to enable slab creation on nodeid
2710  */
2711 static void *__cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
2712 {
2713         struct list_head *entry;
2714         struct slab *slabp;
2715         struct kmem_list3 *l3;
2716         void *obj;
2717         int x;
2718
2719         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2720         BUG_ON(!l3);
2721
2722       retry:
2723         spin_lock(&l3->list_lock);
2724         entry = l3->slabs_partial.next;
2725         if (entry == &l3->slabs_partial) {
2726                 l3->free_touched = 1;
2727                 entry = l3->slabs_free.next;
2728                 if (entry == &l3->slabs_free)
2729                         goto must_grow;
2730         }
2731
2732         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
2733         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
2734         check_slabp(cachep, slabp);
2735
2736         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
2737         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2738         STATS_SET_HIGH(cachep);
2739
2740         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
2741
2742         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
2743         check_slabp(cachep, slabp);
2744         l3->free_objects--;
2745         /* move slabp to correct slabp list: */
2746         list_del(&slabp->list);
2747
2748         if (slabp->free == BUFCTL_END) {
2749                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
2750         } else {
2751                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2752         }
2753
2754         spin_unlock(&l3->list_lock);
2755         goto done;
2756
2757       must_grow:
2758         spin_unlock(&l3->list_lock);
2759         x = cache_grow(cachep, flags, nodeid);
2760
2761         if (!x)
2762                 return NULL;
2763
2764         goto retry;
2765       done:
2766         return obj;
2767 }
2768 #endif
2769
2770 /*
2771  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
2772  */
2773 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
2774                        int node)
2775 {
2776         int i;
2777         struct kmem_list3 *l3;
2778
2779         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
2780                 void *objp = objpp[i];
2781                 struct slab *slabp;
2782
2783                 slabp = virt_to_slab(objp);
2784                 l3 = cachep->nodelists[node];
2785                 list_del(&slabp->list);
2786                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
2787                 check_slabp(cachep, slabp);
2788                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
2789                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
2790                 l3->free_objects++;
2791                 check_slabp(cachep, slabp);
2792
2793                 /* fixup slab chains */
2794                 if (slabp->inuse == 0) {
2795                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
2796                                 l3->free_objects -= cachep->num;
2797                                 slab_destroy(cachep, slabp);
2798                         } else {
2799                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
2800                         }
2801                 } else {
2802                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
2803                          * partial list on free - maximum time for the
2804                          * other objects to be freed, too.
2805                          */
2806                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
2807                 }
2808         }
2809 }
2810
2811 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
2812 {
2813         int batchcount;
2814         struct kmem_list3 *l3;
2815         int node = numa_node_id();
2816
2817         batchcount = ac->batchcount;
2818 #if DEBUG
2819         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
2820 #endif
2821         check_irq_off();
2822         l3 = cachep->nodelists[node];
2823         spin_lock(&l3->list_lock);
2824         if (l3->shared) {
2825                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
2826                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
2827                 if (max) {
2828                         if (batchcount > max)
2829                                 batchcount = max;
2830                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
2831                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
2832                         shared_array->avail += batchcount;
2833                         goto free_done;
2834                 }
2835         }
2836
2837         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
2838       free_done:
2839 #if STATS
2840         {
2841                 int i = 0;
2842                 struct list_head *p;
2843
2844                 p = l3->slabs_free.next;
2845                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
2846                         struct slab *slabp;
2847
2848                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2849                         BUG_ON(slabp->inuse);
2850
2851                         i++;
2852                         p = p->next;
2853                 }
2854                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
2855         }
2856 #endif
2857         spin_unlock(&l3->list_lock);
2858         ac->avail -= batchcount;
2859         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]),
2860                 sizeof(void *) * ac->avail);
2861 }
2862
2863 /*
2864  * __cache_free
2865  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed
2866  * state, it must be in this state _before_ it is released.
2867  *
2868  * Called with disabled ints.
2869  */
2870 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
2871 {
2872         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
2873
2874         check_irq_off();
2875         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
2876
2877         /* Make sure we are not freeing a object from another
2878          * node to the array cache on this cpu.
2879          */
2880 #ifdef CONFIG_NUMA
2881         {
2882                 struct slab *slabp;
2883                 slabp = virt_to_slab(objp);
2884                 if (unlikely(slabp->nodeid != numa_node_id())) {
2885                         struct array_cache *alien = NULL;
2886                         int nodeid = slabp->nodeid;
2887                         struct kmem_list3 *l3 =
2888                             cachep->nodelists[numa_node_id()];
2889
2890                         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
2891                         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
2892                                 alien = l3->alien[nodeid];
2893                                 spin_lock(&alien->lock);
2894                                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit))
2895                                         __drain_alien_cache(cachep,
2896                                                             alien, nodeid);
2897                                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
2898                                 spin_unlock(&alien->lock);
2899                         } else {
2900                                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->
2901                                           list_lock);
2902                                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
2903                                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->
2904                                             list_lock);
2905                         }
2906                         return;
2907                 }
2908         }
2909 #endif
2910         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
2911                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
2912                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
2913                 return;
2914         } else {
2915                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
2916                 cache_flusharray(cachep, ac);
2917                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
2918         }
2919 }
2920
2921 /**
2922  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
2923  * @cachep: The cache to allocate from.
2924  * @flags: See kmalloc().
2925  *
2926  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
2927  * if the cache has no available objects.
2928  */
2929 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2930 {
2931         return __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
2932 }
2933 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2934
2935 /**
2936  * kmem_ptr_validate - check if an untrusted pointer might
2937  *      be a slab entry.
2938  * @cachep: the cache we're checking against
2939  * @ptr: pointer to validate
2940  *
2941  * This verifies that the untrusted pointer looks sane:
2942  * it is _not_ a guarantee that the pointer is actually
2943  * part of the slab cache in question, but it at least
2944  * validates that the pointer can be dereferenced and
2945  * looks half-way sane.
2946  *
2947  * Currently only used for dentry validation.
2948  */
2949 int fastcall kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *cachep, void *ptr)
2950 {
2951         unsigned long addr = (unsigned long)ptr;
2952         unsigned long min_addr = PAGE_OFFSET;
2953         unsigned long align_mask = BYTES_PER_WORD - 1;
2954         unsigned long size = cachep->buffer_size;
2955         struct page *page;
2956
2957         if (unlikely(addr < min_addr))
2958                 goto out;
2959         if (unlikely(addr > (unsigned long)high_memory - size))
2960                 goto out;
2961         if (unlikely(addr & align_mask))
2962                 goto out;
2963         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr)))
2964                 goto out;
2965         if (unlikely(!kern_addr_valid(addr + size - 1)))
2966                 goto out;
2967         page = virt_to_page(ptr);
2968         if (unlikely(!PageSlab(page)))
2969                 goto out;
2970         if (unlikely(page_get_cache(page) != cachep))
2971                 goto out;
2972         return 1;
2973       out:
2974         return 0;
2975 }
2976
2977 #ifdef CONFIG_NUMA
2978 /**
2979  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
2980  * @cachep: The cache to allocate from.
2981  * @flags: See kmalloc().
2982  * @nodeid: node number of the target node.
2983  *
2984  * Identical to kmem_cache_alloc, except that this function is slow
2985  * and can sleep. And it will allocate memory on the given node, which
2986  * can improve the performance for cpu bound structures.
2987  * New and improved: it will now make sure that the object gets
2988  * put on the correct node list so that there is no false sharing.
2989  */
2990 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
2991 {
2992         unsigned long save_flags;
2993         void *ptr;
2994
2995         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
2996         local_irq_save(save_flags);
2997
2998         if (nodeid == -1 || nodeid == numa_node_id() ||
2999             !cachep->nodelists[nodeid])
3000                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3001         else
3002                 ptr = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3003         local_irq_restore(save_flags);
3004
3005         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr,
3006                                            __builtin_return_address(0));
3007
3008         return ptr;
3009 }
3010 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3011
3012 void *kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3013 {
3014         struct kmem_cache *cachep;
3015
3016         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3017         if (unlikely(cachep == NULL))
3018                 return NULL;
3019         return kmem_cache_alloc_node(cachep, flags, node);
3020 }
3021 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_node);
3022 #endif
3023
3024 /**
3025  * kmalloc - allocate memory
3026  * @size: how many bytes of memory are required.
3027  * @flags: the type of memory to allocate.
3028  *
3029  * kmalloc is the normal method of allocating memory
3030  * in the kernel.
3031  *
3032  * The @flags argument may be one of:
3033  *
3034  * %GFP_USER - Allocate memory on behalf of user.  May sleep.
3035  *
3036  * %GFP_KERNEL - Allocate normal kernel ram.  May sleep.
3037  *
3038  * %GFP_ATOMIC - Allocation will not sleep.  Use inside interrupt handlers.
3039  *
3040  * Additionally, the %GFP_DMA flag may be set to indicate the memory
3041  * must be suitable for DMA.  This can mean different things on different
3042  * platforms.  For example, on i386, it means that the memory must come
3043  * from the first 16MB.
3044  */
3045 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3046                                           void *caller)
3047 {
3048         struct kmem_cache *cachep;
3049
3050         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3051          * __ with kmem_.
3052          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3053          * functions.
3054          */
3055         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3056         if (unlikely(cachep == NULL))
3057                 return NULL;
3058         return __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3059 }
3060
3061 #ifndef CONFIG_DEBUG_SLAB
3062
3063 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3064 {
3065         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3066 }
3067 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3068
3069 #else
3070
3071 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, void *caller)
3072 {
3073         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3074 }
3075 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3076
3077 #endif
3078
3079 #ifdef CONFIG_SMP
3080 /**
3081  * __alloc_percpu - allocate one copy of the object for every present
3082  * cpu in the system, zeroing them.
3083  * Objects should be dereferenced using the per_cpu_ptr macro only.
3084  *
3085  * @size: how many bytes of memory are required.
3086  */
3087 void *__alloc_percpu(size_t size)
3088 {
3089         int i;
3090         struct percpu_data *pdata = kmalloc(sizeof(*pdata), GFP_KERNEL);
3091
3092         if (!pdata)
3093                 return NULL;
3094
3095         /*
3096          * Cannot use for_each_online_cpu since a cpu may come online
3097          * and we have no way of figuring out how to fix the array
3098          * that we have allocated then....
3099          */
3100         for_each_cpu(i) {
3101                 int node = cpu_to_node(i);
3102
3103                 if (node_online(node))
3104                         pdata->ptrs[i] = kmalloc_node(size, GFP_KERNEL, node);
3105                 else
3106                         pdata->ptrs[i] = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
3107
3108                 if (!pdata->ptrs[i])
3109                         goto unwind_oom;
3110                 memset(pdata->ptrs[i], 0, size);
3111         }
3112
3113         /* Catch derefs w/o wrappers */
3114         return (void *)(~(unsigned long)pdata);
3115
3116       unwind_oom:
3117         while (--i >= 0) {
3118                 if (!cpu_possible(i))
3119                         continue;
3120                 kfree(pdata->ptrs[i]);
3121         }
3122         kfree(pdata);
3123         return NULL;
3124 }
3125 EXPORT_SYMBOL(__alloc_percpu);
3126 #endif
3127
3128 /**
3129  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3130  * @cachep: The cache the allocation was from.
3131  * @objp: The previously allocated object.
3132  *
3133  * Free an object which was previously allocated from this
3134  * cache.
3135  */
3136 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3137 {
3138         unsigned long flags;
3139
3140         local_irq_save(flags);
3141         __cache_free(cachep, objp);
3142         local_irq_restore(flags);
3143 }
3144 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3145
3146 /**
3147  * kfree - free previously allocated memory
3148  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3149  *
3150  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3151  *
3152  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3153  * or you will run into trouble.
3154  */
3155 void kfree(const void *objp)
3156 {
3157         struct kmem_cache *c;
3158         unsigned long flags;
3159
3160         if (unlikely(!objp))
3161                 return;
3162         local_irq_save(flags);
3163         kfree_debugcheck(objp);
3164         c = virt_to_cache(objp);
3165         mutex_debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3166         __cache_free(c, (void *)objp);
3167         local_irq_restore(flags);
3168 }
3169 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3170
3171 #ifdef CONFIG_SMP
3172 /**
3173  * free_percpu - free previously allocated percpu memory
3174  * @objp: pointer returned by alloc_percpu.
3175  *
3176  * Don't free memory not originally allocated by alloc_percpu()
3177  * The complemented objp is to check for that.
3178  */
3179 void free_percpu(const void *objp)
3180 {
3181         int i;
3182         struct percpu_data *p = (struct percpu_data *)(~(unsigned long)objp);
3183
3184         /*
3185          * We allocate for all cpus so we cannot use for online cpu here.
3186          */
3187         for_each_cpu(i)
3188             kfree(p->ptrs[i]);
3189         kfree(p);
3190 }
3191 EXPORT_SYMBOL(free_percpu);
3192 #endif
3193
3194 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3195 {
3196         return obj_size(cachep);
3197 }
3198 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3199
3200 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *cachep)
3201 {
3202         return cachep->name;
3203 }
3204 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmem_cache_name);
3205
3206 /*
3207  * This initializes kmem_list3 for all nodes.
3208  */
3209 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep)
3210 {
3211         int node;
3212         struct kmem_list3 *l3;
3213         int err = 0;
3214
3215         for_each_online_node(node) {
3216                 struct array_cache *nc = NULL, *new;
3217                 struct array_cache **new_alien = NULL;
3218 #ifdef CONFIG_NUMA
3219                 if (!(new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit)))
3220                         goto fail;
3221 #endif
3222                 if (!(new = alloc_arraycache(node, (cachep->shared *
3223                                                     cachep->batchcount),
3224                                              0xbaadf00d)))
3225                         goto fail;
3226                 if ((l3 = cachep->nodelists[node])) {
3227
3228                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3229
3230                         if ((nc = cachep->nodelists[node]->shared))
3231                                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
3232
3233                         l3->shared = new;
3234                         if (!cachep->nodelists[node]->alien) {
3235                                 l3->alien = new_alien;
3236                                 new_alien = NULL;
3237                         }
3238                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3239                             cachep->batchcount + cachep->num;
3240                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3241                         kfree(nc);
3242                         free_alien_cache(new_alien);
3243                         continue;
3244                 }
3245                 if (!(l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
3246                                         GFP_KERNEL, node)))
3247                         goto fail;
3248
3249                 kmem_list3_init(l3);
3250                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3251                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3252                 l3->shared = new;
3253                 l3->alien = new_alien;
3254                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3255                     cachep->batchcount + cachep->num;
3256                 cachep->nodelists[node] = l3;
3257         }
3258         return err;
3259       fail:
3260         err = -ENOMEM;
3261         return err;
3262 }
3263
3264 struct ccupdate_struct {
3265         struct kmem_cache *cachep;
3266         struct array_cache *new[NR_CPUS];
3267 };
3268
3269 static void do_ccupdate_local(void *info)
3270 {
3271         struct ccupdate_struct *new = (struct ccupdate_struct *)info;
3272         struct array_cache *old;
3273
3274         check_irq_off();
3275         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3276
3277         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3278         new->new[smp_processor_id()] = old;
3279 }
3280
3281 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit, int batchcount,
3282                             int shared)
3283 {
3284         struct ccupdate_struct new;
3285         int i, err;
3286
3287         memset(&new.new, 0, sizeof(new.new));
3288         for_each_online_cpu(i) {
3289                 new.new[i] =
3290                     alloc_arraycache(cpu_to_node(i), limit, batchcount);
3291                 if (!new.new[i]) {
3292                         for (i--; i >= 0; i--)
3293                                 kfree(new.new[i]);
3294                         return -ENOMEM;
3295                 }
3296         }
3297         new.cachep = cachep;
3298
3299         smp_call_function_all_cpus(do_ccupdate_local, (void *)&new);
3300
3301         check_irq_on();
3302         spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
3303         cachep->batchcount = batchcount;
3304         cachep->limit = limit;
3305         cachep->shared = shared;
3306         spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
3307
3308         for_each_online_cpu(i) {
3309                 struct array_cache *ccold = new.new[i];
3310                 if (!ccold)
3311                         continue;
3312                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3313                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_node(i));
3314                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_node(i)]->list_lock);
3315                 kfree(ccold);
3316         }
3317
3318         err = alloc_kmemlist(cachep);
3319         if (err) {
3320                 printk(KERN_ERR "alloc_kmemlist failed for %s, error %d.\n",
3321                        cachep->name, -err);
3322                 BUG();
3323         }
3324         return 0;
3325 }
3326
3327 static void enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep)
3328 {
3329         int err;
3330         int limit, shared;
3331
3332         /* The head array serves three purposes:
3333          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3334          * - reduce the number of spinlock operations.
3335          * - reduce the number of linked list operations on the slab and 
3336          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3337          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3338          * Bonwick.
3339          */
3340         if (cachep->buffer_size > 131072)
3341                 limit = 1;
3342         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
3343                 limit = 8;
3344         else if (cachep->buffer_size > 1024)
3345                 limit = 24;
3346         else if (cachep->buffer_size > 256)
3347                 limit = 54;
3348         else
3349                 limit = 120;
3350
3351         /* Cpu bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3352          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3353          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3354          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3355          * replaces Bonwick's magazine layer.
3356          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3357          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3358          */
3359         shared = 0;
3360 #ifdef CONFIG_SMP
3361         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE)
3362                 shared = 8;
3363 #endif
3364
3365 #if DEBUG
3366         /* With debugging enabled, large batchcount lead to excessively
3367          * long periods with disabled local interrupts. Limit the 
3368          * batchcount
3369          */
3370         if (limit > 32)
3371                 limit = 32;
3372 #endif
3373         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared);
3374         if (err)
3375                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
3376                        cachep->name, -err);
3377 }
3378
3379 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
3380                                 int force, int node)
3381 {
3382         int tofree;
3383
3384         check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3385         if (ac->touched && !force) {
3386                 ac->touched = 0;
3387         } else if (ac->avail) {
3388                 tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
3389                 if (tofree > ac->avail) {
3390                         tofree = (ac->avail + 1) / 2;
3391                 }
3392                 free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
3393                 ac->avail -= tofree;
3394                 memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
3395                         sizeof(void *) * ac->avail);
3396         }
3397 }
3398
3399 /**
3400  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3401  * @unused: unused parameter
3402  *
3403  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3404  * Purpose:
3405  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3406  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3407  *
3408  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll
3409  * try again on the next iteration.
3410  */
3411 static void cache_reap(void *unused)
3412 {
3413         struct list_head *walk;
3414         struct kmem_list3 *l3;
3415
3416         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex)) {
3417                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3418                 schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work),
3419                                       REAPTIMEOUT_CPUC);
3420                 return;
3421         }
3422
3423         list_for_each(walk, &cache_chain) {
3424                 struct kmem_cache *searchp;
3425                 struct list_head *p;
3426                 int tofree;
3427                 struct slab *slabp;
3428
3429                 searchp = list_entry(walk, struct kmem_cache, next);
3430
3431                 if (searchp->flags & SLAB_NO_REAP)
3432                         goto next;
3433
3434                 check_irq_on();
3435
3436                 l3 = searchp->nodelists[numa_node_id()];
3437                 if (l3->alien)
3438                         drain_alien_cache(searchp, l3);
3439                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3440
3441                 drain_array_locked(searchp, cpu_cache_get(searchp), 0,
3442                                    numa_node_id());
3443
3444                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
3445                         goto next_unlock;
3446
3447                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
3448
3449                 if (l3->shared)
3450                         drain_array_locked(searchp, l3->shared, 0,
3451                                            numa_node_id());
3452
3453                 if (l3->free_touched) {
3454                         l3->free_touched = 0;
3455                         goto next_unlock;
3456                 }
3457
3458                 tofree =
3459                     (l3->free_limit + 5 * searchp->num -
3460                      1) / (5 * searchp->num);
3461                 do {
3462                         p = l3->slabs_free.next;
3463                         if (p == &(l3->slabs_free))
3464                                 break;
3465
3466                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3467                         BUG_ON(slabp->inuse);
3468                         list_del(&slabp->list);
3469                         STATS_INC_REAPED(searchp);
3470
3471                         /* Safe to drop the lock. The slab is no longer
3472                          * linked to the cache.
3473                          * searchp cannot disappear, we hold
3474                          * cache_chain_lock
3475                          */
3476                         l3->free_objects -= searchp->num;
3477                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3478                         slab_destroy(searchp, slabp);
3479                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3480                 } while (--tofree > 0);
3481               next_unlock:
3482                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3483               next:
3484                 cond_resched();
3485         }
3486         check_irq_on();
3487         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3488         drain_remote_pages();
3489         /* Setup the next iteration */
3490         schedule_delayed_work(&__get_cpu_var(reap_work), REAPTIMEOUT_CPUC);
3491 }
3492
3493 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3494
3495 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
3496 {
3497         /*
3498          * Output format version, so at least we can change it
3499          * without _too_ many complaints.
3500          */
3501 #if STATS
3502         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
3503 #else
3504         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
3505 #endif
3506         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
3507                  "<objperslab> <pagesperslab>");
3508         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
3509         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
3510 #if STATS
3511         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
3512                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees>");
3513         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
3514 #endif
3515         seq_putc(m, '\n');
3516 }
3517
3518 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3519 {
3520         loff_t n = *pos;
3521         struct list_head *p;
3522
3523         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3524         if (!n)
3525                 print_slabinfo_header(m);
3526         p = cache_chain.next;
3527         while (n--) {
3528                 p = p->next;
3529                 if (p == &cache_chain)
3530                         return NULL;
3531         }
3532         return list_entry(p, struct kmem_cache, next);
3533 }
3534
3535 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3536 {
3537         struct kmem_cache *cachep = p;
3538         ++*pos;
3539         return cachep->next.next == &cache_chain ? NULL
3540             : list_entry(cachep->next.next, struct kmem_cache, next);
3541 }
3542
3543 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3544 {
3545         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3546 }
3547
3548 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3549 {
3550         struct kmem_cache *cachep = p;
3551         struct list_head *q;
3552         struct slab *slabp;
3553         unsigned long active_objs;
3554         unsigned long num_objs;
3555         unsigned long active_slabs = 0;
3556         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
3557         const char *name;
3558         char *error = NULL;
3559         int node;
3560         struct kmem_list3 *l3;
3561
3562         check_irq_on();
3563         spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
3564         active_objs = 0;
3565         num_slabs = 0;
3566         for_each_online_node(node) {
3567                 l3 = cachep->nodelists[node];
3568                 if (!l3)
3569                         continue;
3570
3571                 spin_lock(&l3->list_lock);
3572
3573                 list_for_each(q, &l3->slabs_full) {
3574                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3575                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
3576                                 error = "slabs_full accounting error";
3577                         active_objs += cachep->num;
3578                         active_slabs++;
3579                 }
3580                 list_for_each(q, &l3->slabs_partial) {
3581                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3582                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
3583                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
3584                         if (!slabp->inuse && !error)
3585                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
3586                         active_objs += slabp->inuse;
3587                         active_slabs++;
3588                 }
3589                 list_for_each(q, &l3->slabs_free) {
3590                         slabp = list_entry(q, struct slab, list);
3591                         if (slabp->inuse && !error)
3592                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
3593                         num_slabs++;
3594                 }
3595                 free_objects += l3->free_objects;
3596                 shared_avail += l3->shared->avail;
3597
3598                 spin_unlock(&l3->list_lock);
3599         }
3600         num_slabs += active_slabs;
3601         num_objs = num_slabs * cachep->num;
3602         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
3603                 error = "free_objects accounting error";
3604
3605         name = cachep->name;
3606         if (error)
3607                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
3608
3609         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
3610                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
3611                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
3612         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
3613                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
3614         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
3615                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
3616 #if STATS
3617         {                       /* list3 stats */
3618                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3619                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3620                 unsigned long grown = cachep->grown;
3621                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3622                 unsigned long errors = cachep->errors;
3623                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3624                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3625                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3626
3627                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu \
3628                                 %4lu %4lu %4lu %4lu", allocs, high, grown, reaped, errors, max_freeable, node_allocs, node_frees);
3629         }
3630         /* cpu stats */
3631         {
3632                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3633                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3634                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3635                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3636
3637                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3638                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3639         }
3640 #endif
3641         seq_putc(m, '\n');
3642         spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
3643         return 0;
3644 }
3645
3646 /*
3647  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
3648  *
3649  * Output layout:
3650  * cache-name
3651  * num-active-objs
3652  * total-objs
3653  * object size
3654  * num-active-slabs
3655  * total-slabs
3656  * num-pages-per-slab
3657  * + further values on SMP and with statistics enabled
3658  */
3659
3660 struct seq_operations slabinfo_op = {
3661         .start = s_start,
3662         .next = s_next,
3663         .stop = s_stop,
3664         .show = s_show,
3665 };
3666
3667 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3668 /**
3669  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3670  * @file: unused
3671  * @buffer: user buffer
3672  * @count: data length
3673  * @ppos: unused
3674  */
3675 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user * buffer,
3676                        size_t count, loff_t *ppos)
3677 {
3678         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3679         int limit, batchcount, shared, res;
3680         struct list_head *p;
3681
3682         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3683                 return -EINVAL;
3684         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3685                 return -EFAULT;
3686         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3687
3688         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3689         if (!tmp)
3690                 return -EINVAL;
3691         *tmp = '\0';
3692         tmp++;
3693         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3694                 return -EINVAL;
3695
3696         /* Find the cache in the chain of caches. */
3697         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
3698         res = -EINVAL;
3699         list_for_each(p, &cache_chain) {
3700                 struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache,
3701                                                        next);
3702
3703                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3704                         if (limit < 1 ||
3705                             batchcount < 1 ||
3706                             batchcount > limit || shared < 0) {
3707                                 res = 0;
3708                         } else {
3709                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3710                                                        batchcount, shared);
3711                         }
3712                         break;
3713                 }
3714         }
3715         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
3716         if (res >= 0)
3717                 res = count;
3718         return res;
3719 }
3720 #endif
3721
3722 /**
3723  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
3724  * @objp: Pointer to the object
3725  *
3726  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
3727  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
3728  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
3729  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
3730  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
3731  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
3732  * must not be freed during the duration of the call.
3733  */
3734 unsigned int ksize(const void *objp)
3735 {
3736         if (unlikely(objp == NULL))
3737                 return 0;
3738
3739         return obj_size(virt_to_cache(objp));
3740 }