Merge tag 'for-5.1-rc6-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kdave...
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
410 /* internal cache of cache description objs */
411 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
412         .batchcount = 1,
413         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
414         .shared = 1,
415         .size = sizeof(struct kmem_cache),
416         .name = "kmem_cache",
417 };
418
419 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
420
421 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
422 {
423         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
424 }
425
426 /*
427  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
428  */
429 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
430                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
431 {
432         unsigned int num;
433         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
434
435         /*
436          * The slab management structure can be either off the slab or
437          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
438          * slab is used for:
439          *
440          * - @buffer_size bytes for each object
441          * - One freelist_idx_t for each object
442          *
443          * We don't need to consider alignment of freelist because
444          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
445          * at the correct alignment.
446          *
447          * If the slab management structure is off the slab, then the
448          * alignment will already be calculated into the size. Because
449          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
450          * correct alignment when allocated.
451          */
452         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
453                 num = slab_size / buffer_size;
454                 *left_over = slab_size % buffer_size;
455         } else {
456                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
457                 *left_over = slab_size %
458                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
459         }
460
461         return num;
462 }
463
464 #if DEBUG
465 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
466
467 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
468                         char *msg)
469 {
470         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
471                function, cachep->name, msg);
472         dump_stack();
473         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
479  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
480  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
481  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
482  * line
483   */
484
485 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
486 static int __init noaliencache_setup(char *s)
487 {
488         use_alien_caches = 0;
489         return 1;
490 }
491 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
492
493 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
494 {
495         get_option(&str, &slab_max_order);
496         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
497                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
498         slab_max_order_set = true;
499
500         return 1;
501 }
502 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
503
504 #ifdef CONFIG_NUMA
505 /*
506  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
507  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
508  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
509  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
510  */
511 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
512
513 static void init_reap_node(int cpu)
514 {
515         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
516                                                     node_online_map);
517 }
518
519 static void next_reap_node(void)
520 {
521         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
522
523         node = next_node_in(node, node_online_map);
524         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
525 }
526
527 #else
528 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
529 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
530 #endif
531
532 /*
533  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
534  * via the workqueue/eventd.
535  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
536  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
537  * lock.
538  */
539 static void start_cpu_timer(int cpu)
540 {
541         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
542
543         if (reap_work->work.func == NULL) {
544                 init_reap_node(cpu);
545                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
546                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
547                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
548         }
549 }
550
551 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
552 {
553         if (ac) {
554                 ac->avail = 0;
555                 ac->limit = limit;
556                 ac->batchcount = batch;
557                 ac->touched = 0;
558         }
559 }
560
561 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
562                                             int batchcount, gfp_t gfp)
563 {
564         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
565         struct array_cache *ac = NULL;
566
567         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
577         return ac;
578 }
579
580 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
581                                         struct page *page, void *objp)
582 {
583         struct kmem_cache_node *n;
584         int page_node;
585         LIST_HEAD(list);
586
587         page_node = page_to_nid(page);
588         n = get_node(cachep, page_node);
589
590         spin_lock(&n->list_lock);
591         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
592         spin_unlock(&n->list_lock);
593
594         slabs_destroy(cachep, &list);
595 }
596
597 /*
598  * Transfer objects in one arraycache to another.
599  * Locking must be handled by the caller.
600  *
601  * Return the number of entries transferred.
602  */
603 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
604                 struct array_cache *from, unsigned int max)
605 {
606         /* Figure out how many entries to transfer */
607         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
608
609         if (!nr)
610                 return 0;
611
612         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
613                         sizeof(void *) *nr);
614
615         from->avail -= nr;
616         to->avail += nr;
617         return nr;
618 }
619
620 #ifndef CONFIG_NUMA
621
622 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
623 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
624
625 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
626                                                 int limit, gfp_t gfp)
627 {
628         return NULL;
629 }
630
631 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
632 {
633 }
634
635 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
636 {
637         return 0;
638 }
639
640 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
641                 gfp_t flags)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
647                  gfp_t flags, int nodeid)
648 {
649         return NULL;
650 }
651
652 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
653 {
654         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
655 }
656
657 #else   /* CONFIG_NUMA */
658
659 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
660 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
661
662 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
663                                                 int batch, gfp_t gfp)
664 {
665         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
666         struct alien_cache *alc = NULL;
667
668         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
669         if (alc) {
670                 kmemleak_no_scan(alc);
671                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
672                 spin_lock_init(&alc->lock);
673         }
674         return alc;
675 }
676
677 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
678 {
679         struct alien_cache **alc_ptr;
680         int i;
681
682         if (limit > 1)
683                 limit = 12;
684         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
685         if (!alc_ptr)
686                 return NULL;
687
688         for_each_node(i) {
689                 if (i == node || !node_online(i))
690                         continue;
691                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
692                 if (!alc_ptr[i]) {
693                         for (i--; i >= 0; i--)
694                                 kfree(alc_ptr[i]);
695                         kfree(alc_ptr);
696                         return NULL;
697                 }
698         }
699         return alc_ptr;
700 }
701
702 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
703 {
704         int i;
705
706         if (!alc_ptr)
707                 return;
708         for_each_node(i)
709             kfree(alc_ptr[i]);
710         kfree(alc_ptr);
711 }
712
713 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
714                                 struct array_cache *ac, int node,
715                                 struct list_head *list)
716 {
717         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
718
719         if (ac->avail) {
720                 spin_lock(&n->list_lock);
721                 /*
722                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
723                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
724                  * into the free lists and getting them back later.
725                  */
726                 if (n->shared)
727                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
728
729                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
730                 ac->avail = 0;
731                 spin_unlock(&n->list_lock);
732         }
733 }
734
735 /*
736  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
737  */
738 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
739 {
740         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
741
742         if (n->alien) {
743                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
744                 struct array_cache *ac;
745
746                 if (alc) {
747                         ac = &alc->ac;
748                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
749                                 LIST_HEAD(list);
750
751                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
752                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
753                                 slabs_destroy(cachep, &list);
754                         }
755                 }
756         }
757 }
758
759 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
760                                 struct alien_cache **alien)
761 {
762         int i = 0;
763         struct alien_cache *alc;
764         struct array_cache *ac;
765         unsigned long flags;
766
767         for_each_online_node(i) {
768                 alc = alien[i];
769                 if (alc) {
770                         LIST_HEAD(list);
771
772                         ac = &alc->ac;
773                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
774                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
775                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
776                         slabs_destroy(cachep, &list);
777                 }
778         }
779 }
780
781 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
782                                 int node, int page_node)
783 {
784         struct kmem_cache_node *n;
785         struct alien_cache *alien = NULL;
786         struct array_cache *ac;
787         LIST_HEAD(list);
788
789         n = get_node(cachep, node);
790         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
791         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
792                 alien = n->alien[page_node];
793                 ac = &alien->ac;
794                 spin_lock(&alien->lock);
795                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
796                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
797                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
798                 }
799                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
800                 spin_unlock(&alien->lock);
801                 slabs_destroy(cachep, &list);
802         } else {
803                 n = get_node(cachep, page_node);
804                 spin_lock(&n->list_lock);
805                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
806                 spin_unlock(&n->list_lock);
807                 slabs_destroy(cachep, &list);
808         }
809         return 1;
810 }
811
812 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
813 {
814         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
815         int node = numa_mem_id();
816         /*
817          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
818          * cache on this cpu.
819          */
820         if (likely(node == page_node))
821                 return 0;
822
823         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
824 }
825
826 /*
827  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
828  * warn about failures.
829  */
830 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
831 {
832         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
833 }
834 #endif
835
836 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n;
839
840         /*
841          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
842          * begin anything. Make sure some other cpu on this
843          * node has not already allocated this
844          */
845         n = get_node(cachep, node);
846         if (n) {
847                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
848                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
849                                 cachep->num;
850                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
851
852                 return 0;
853         }
854
855         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
856         if (!n)
857                 return -ENOMEM;
858
859         kmem_cache_node_init(n);
860         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
861                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
862
863         n->free_limit =
864                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
865
866         /*
867          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
868          * come and go.  slab_mutex is sufficient
869          * protection here.
870          */
871         cachep->node[node] = n;
872
873         return 0;
874 }
875
876 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
877 /*
878  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
879  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
880  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
881  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
882  * already in use.
883  *
884  * Must hold slab_mutex.
885  */
886 static int init_cache_node_node(int node)
887 {
888         int ret;
889         struct kmem_cache *cachep;
890
891         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
892                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
893                 if (ret)
894                         return ret;
895         }
896
897         return 0;
898 }
899 #endif
900
901 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
902                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
903 {
904         int ret = -ENOMEM;
905         struct kmem_cache_node *n;
906         struct array_cache *old_shared = NULL;
907         struct array_cache *new_shared = NULL;
908         struct alien_cache **new_alien = NULL;
909         LIST_HEAD(list);
910
911         if (use_alien_caches) {
912                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
913                 if (!new_alien)
914                         goto fail;
915         }
916
917         if (cachep->shared) {
918                 new_shared = alloc_arraycache(node,
919                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
920                 if (!new_shared)
921                         goto fail;
922         }
923
924         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
925         if (ret)
926                 goto fail;
927
928         n = get_node(cachep, node);
929         spin_lock_irq(&n->list_lock);
930         if (n->shared && force_change) {
931                 free_block(cachep, n->shared->entry,
932                                 n->shared->avail, node, &list);
933                 n->shared->avail = 0;
934         }
935
936         if (!n->shared || force_change) {
937                 old_shared = n->shared;
938                 n->shared = new_shared;
939                 new_shared = NULL;
940         }
941
942         if (!n->alien) {
943                 n->alien = new_alien;
944                 new_alien = NULL;
945         }
946
947         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
948         slabs_destroy(cachep, &list);
949
950         /*
951          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
952          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
953          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
954          * freed after synchronize_rcu().
955          */
956         if (old_shared && force_change)
957                 synchronize_rcu();
958
959 fail:
960         kfree(old_shared);
961         kfree(new_shared);
962         free_alien_cache(new_alien);
963
964         return ret;
965 }
966
967 #ifdef CONFIG_SMP
968
969 static void cpuup_canceled(long cpu)
970 {
971         struct kmem_cache *cachep;
972         struct kmem_cache_node *n = NULL;
973         int node = cpu_to_mem(cpu);
974         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
975
976         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
977                 struct array_cache *nc;
978                 struct array_cache *shared;
979                 struct alien_cache **alien;
980                 LIST_HEAD(list);
981
982                 n = get_node(cachep, node);
983                 if (!n)
984                         continue;
985
986                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
987
988                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
989                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
990
991                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
992                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
993                 if (nc) {
994                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
995                         nc->avail = 0;
996                 }
997
998                 if (!cpumask_empty(mask)) {
999                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1000                         goto free_slab;
1001                 }
1002
1003                 shared = n->shared;
1004                 if (shared) {
1005                         free_block(cachep, shared->entry,
1006                                    shared->avail, node, &list);
1007                         n->shared = NULL;
1008                 }
1009
1010                 alien = n->alien;
1011                 n->alien = NULL;
1012
1013                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1014
1015                 kfree(shared);
1016                 if (alien) {
1017                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1018                         free_alien_cache(alien);
1019                 }
1020
1021 free_slab:
1022                 slabs_destroy(cachep, &list);
1023         }
1024         /*
1025          * In the previous loop, all the objects were freed to
1026          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1027          * shrink each nodelist to its limit.
1028          */
1029         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1030                 n = get_node(cachep, node);
1031                 if (!n)
1032                         continue;
1033                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1034         }
1035 }
1036
1037 static int cpuup_prepare(long cpu)
1038 {
1039         struct kmem_cache *cachep;
1040         int node = cpu_to_mem(cpu);
1041         int err;
1042
1043         /*
1044          * We need to do this right in the beginning since
1045          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1046          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1047          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1048          */
1049         err = init_cache_node_node(node);
1050         if (err < 0)
1051                 goto bad;
1052
1053         /*
1054          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1055          * array caches
1056          */
1057         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1058                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1059                 if (err)
1060                         goto bad;
1061         }
1062
1063         return 0;
1064 bad:
1065         cpuup_canceled(cpu);
1066         return -ENOMEM;
1067 }
1068
1069 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1070 {
1071         int err;
1072
1073         mutex_lock(&slab_mutex);
1074         err = cpuup_prepare(cpu);
1075         mutex_unlock(&slab_mutex);
1076         return err;
1077 }
1078
1079 /*
1080  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1081  * offline.
1082  *
1083  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1084  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1085  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1086  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1087  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1088  */
1089 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1090 {
1091         mutex_lock(&slab_mutex);
1092         cpuup_canceled(cpu);
1093         mutex_unlock(&slab_mutex);
1094         return 0;
1095 }
1096 #endif
1097
1098 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1099 {
1100         start_cpu_timer(cpu);
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1105 {
1106         /*
1107          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1108          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1109          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1110          * timer.
1111          */
1112         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1113         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1114         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1119 /*
1120  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1121  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1122  * removed.
1123  *
1124  * Must hold slab_mutex.
1125  */
1126 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1127 {
1128         struct kmem_cache *cachep;
1129         int ret = 0;
1130
1131         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1132                 struct kmem_cache_node *n;
1133
1134                 n = get_node(cachep, node);
1135                 if (!n)
1136                         continue;
1137
1138                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1139
1140                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1141                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1142                         ret = -EBUSY;
1143                         break;
1144                 }
1145         }
1146         return ret;
1147 }
1148
1149 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1150                                         unsigned long action, void *arg)
1151 {
1152         struct memory_notify *mnb = arg;
1153         int ret = 0;
1154         int nid;
1155
1156         nid = mnb->status_change_nid;
1157         if (nid < 0)
1158                 goto out;
1159
1160         switch (action) {
1161         case MEM_GOING_ONLINE:
1162                 mutex_lock(&slab_mutex);
1163                 ret = init_cache_node_node(nid);
1164                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1165                 break;
1166         case MEM_GOING_OFFLINE:
1167                 mutex_lock(&slab_mutex);
1168                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1169                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1170                 break;
1171         case MEM_ONLINE:
1172         case MEM_OFFLINE:
1173         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1174         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1175                 break;
1176         }
1177 out:
1178         return notifier_from_errno(ret);
1179 }
1180 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1181
1182 /*
1183  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1184  */
1185 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1186                                 int nodeid)
1187 {
1188         struct kmem_cache_node *ptr;
1189
1190         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1191         BUG_ON(!ptr);
1192
1193         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1194         /*
1195          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1196          */
1197         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1198
1199         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1200         cachep->node[nodeid] = ptr;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1205  * size of kmem_cache_node.
1206  */
1207 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1208 {
1209         int node;
1210
1211         for_each_online_node(node) {
1212                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1213                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1214                     REAPTIMEOUT_NODE +
1215                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1216         }
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1221  * before smp_init().
1222  */
1223 void __init kmem_cache_init(void)
1224 {
1225         int i;
1226
1227         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1228
1229         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1230                 use_alien_caches = 0;
1231
1232         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1233                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1234
1235         /*
1236          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1237          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1238          * not overridden on the command line.
1239          */
1240         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1241                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1242
1243         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1244          * from caches that do not exist yet:
1245          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1246          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1247          *    kmem_cache is statically allocated.
1248          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1249          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1250          *    array at the end of the bootstrap.
1251          * 2) Create the first kmalloc cache.
1252          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1253          *    An __init data area is used for the head array.
1254          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1255          *    head arrays.
1256          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1257          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1258          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1259          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1260          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1261          */
1262
1263         /* 1) create the kmem_cache */
1264
1265         /*
1266          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1267          */
1268         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1269                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1270                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1271                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1272         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1273         memcg_link_cache(kmem_cache);
1274         slab_state = PARTIAL;
1275
1276         /*
1277          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1278          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1279          */
1280         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1281                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1282                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1283                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1284         slab_state = PARTIAL_NODE;
1285         setup_kmalloc_cache_index_table();
1286
1287         slab_early_init = 0;
1288
1289         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1290         {
1291                 int nid;
1292
1293                 for_each_online_node(nid) {
1294                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1295
1296                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1297                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1298                 }
1299         }
1300
1301         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1302 }
1303
1304 void __init kmem_cache_init_late(void)
1305 {
1306         struct kmem_cache *cachep;
1307
1308         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1309         mutex_lock(&slab_mutex);
1310         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1311                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1312                         BUG();
1313         mutex_unlock(&slab_mutex);
1314
1315         /* Done! */
1316         slab_state = FULL;
1317
1318 #ifdef CONFIG_NUMA
1319         /*
1320          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1321          * node.
1322          */
1323         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1324 #endif
1325
1326         /*
1327          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1328          * of the kernel is not yet operational.
1329          */
1330 }
1331
1332 static int __init cpucache_init(void)
1333 {
1334         int ret;
1335
1336         /*
1337          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1338          */
1339         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1340                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1341         WARN_ON(ret < 0);
1342
1343         return 0;
1344 }
1345 __initcall(cpucache_init);
1346
1347 static noinline void
1348 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1349 {
1350 #if DEBUG
1351         struct kmem_cache_node *n;
1352         unsigned long flags;
1353         int node;
1354         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1355                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1356
1357         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1358                 return;
1359
1360         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1361                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1362         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1363                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1364
1365         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1366                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1367
1368                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1369                 total_slabs = n->total_slabs;
1370                 free_slabs = n->free_slabs;
1371                 free_objs = n->free_objects;
1372                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1373
1374                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1375                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1376                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1377                         total_slabs * cachep->num);
1378         }
1379 #endif
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1384  * kmem_cache_node ->list_lock.
1385  *
1386  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1387  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1388  * would be relatively rare and ignorable.
1389  */
1390 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1391                                                                 int nodeid)
1392 {
1393         struct page *page;
1394         int nr_pages;
1395
1396         flags |= cachep->allocflags;
1397
1398         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1399         if (!page) {
1400                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1401                 return NULL;
1402         }
1403
1404         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1405                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1406                 return NULL;
1407         }
1408
1409         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1410         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1411                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1412         else
1413                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1414
1415         __SetPageSlab(page);
1416         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1417         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1418                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1419
1420         return page;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Interface to system's page release.
1425  */
1426 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1427 {
1428         int order = cachep->gfporder;
1429         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1430
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1433         else
1434                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1435
1436         BUG_ON(!PageSlab(page));
1437         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1438         __ClearPageSlab(page);
1439         page_mapcount_reset(page);
1440         page->mapping = NULL;
1441
1442         if (current->reclaim_state)
1443                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1444         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1445         __free_pages(page, order);
1446 }
1447
1448 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1449 {
1450         struct kmem_cache *cachep;
1451         struct page *page;
1452
1453         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1454         cachep = page->slab_cache;
1455
1456         kmem_freepages(cachep, page);
1457 }
1458
1459 #if DEBUG
1460 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1461 {
1462         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1463                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1464                 return true;
1465
1466         return false;
1467 }
1468
1469 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1470 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1471                             unsigned long caller)
1472 {
1473         int size = cachep->object_size;
1474
1475         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1476
1477         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1478                 return;
1479
1480         *addr++ = 0x12345678;
1481         *addr++ = caller;
1482         *addr++ = smp_processor_id();
1483         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1484         {
1485                 unsigned long *sptr = &caller;
1486                 unsigned long svalue;
1487
1488                 while (!kstack_end(sptr)) {
1489                         svalue = *sptr++;
1490                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1491                                 *addr++ = svalue;
1492                                 size -= sizeof(unsigned long);
1493                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1494                                         break;
1495                         }
1496                 }
1497
1498         }
1499         *addr++ = 0x87654321;
1500 }
1501
1502 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1503                                 int map, unsigned long caller)
1504 {
1505         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1506                 return;
1507
1508         if (caller)
1509                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1510
1511         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1512 }
1513
1514 #else
1515 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1516                                 int map, unsigned long caller) {}
1517
1518 #endif
1519
1520 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1521 {
1522         int size = cachep->object_size;
1523         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1524
1525         memset(addr, val, size);
1526         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1527 }
1528
1529 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1530 {
1531         int i;
1532         unsigned char error = 0;
1533         int bad_count = 0;
1534
1535         pr_err("%03x: ", offset);
1536         for (i = 0; i < limit; i++) {
1537                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1538                         error = data[offset + i];
1539                         bad_count++;
1540                 }
1541         }
1542         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1543                         &data[offset], limit, 1);
1544
1545         if (bad_count == 1) {
1546                 error ^= POISON_FREE;
1547                 if (!(error & (error - 1))) {
1548                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1549 #ifdef CONFIG_X86
1550                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1551 #else
1552                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1553 #endif
1554                 }
1555         }
1556 }
1557 #endif
1558
1559 #if DEBUG
1560
1561 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1562 {
1563         int i, size;
1564         char *realobj;
1565
1566         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1567                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1568                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1569                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1570         }
1571
1572         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1573                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1574         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1575         size = cachep->object_size;
1576         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1577                 int limit;
1578                 limit = 16;
1579                 if (i + limit > size)
1580                         limit = size - i;
1581                 dump_line(realobj, i, limit);
1582         }
1583 }
1584
1585 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1586 {
1587         char *realobj;
1588         int size, i;
1589         int lines = 0;
1590
1591         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1592                 return;
1593
1594         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1595         size = cachep->object_size;
1596
1597         for (i = 0; i < size; i++) {
1598                 char exp = POISON_FREE;
1599                 if (i == size - 1)
1600                         exp = POISON_END;
1601                 if (realobj[i] != exp) {
1602                         int limit;
1603                         /* Mismatch ! */
1604                         /* Print header */
1605                         if (lines == 0) {
1606                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1607                                        print_tainted(), cachep->name,
1608                                        realobj, size);
1609                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1610                         }
1611                         /* Hexdump the affected line */
1612                         i = (i / 16) * 16;
1613                         limit = 16;
1614                         if (i + limit > size)
1615                                 limit = size - i;
1616                         dump_line(realobj, i, limit);
1617                         i += 16;
1618                         lines++;
1619                         /* Limit to 5 lines */
1620                         if (lines > 5)
1621                                 break;
1622                 }
1623         }
1624         if (lines != 0) {
1625                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1626                  * exist:
1627                  */
1628                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1629                 unsigned int objnr;
1630
1631                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1632                 if (objnr) {
1633                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1634                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1635                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1636                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1637                 }
1638                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1639                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1640                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1641                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1642                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1643                 }
1644         }
1645 }
1646 #endif
1647
1648 #if DEBUG
1649 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1650                                                 struct page *page)
1651 {
1652         int i;
1653
1654         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1655                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1656                         POISON_FREE);
1657         }
1658
1659         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1660                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1661
1662                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1663                         check_poison_obj(cachep, objp);
1664                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1665                 }
1666                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1667                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1668                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1669                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1670                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1671                 }
1672         }
1673 }
1674 #else
1675 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1676                                                 struct page *page)
1677 {
1678 }
1679 #endif
1680
1681 /**
1682  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1683  * @cachep: cache pointer being destroyed
1684  * @page: page pointer being destroyed
1685  *
1686  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1687  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1688  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1689  */
1690 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1691 {
1692         void *freelist;
1693
1694         freelist = page->freelist;
1695         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1696         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1697                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1698         else
1699                 kmem_freepages(cachep, page);
1700
1701         /*
1702          * From now on, we don't use freelist
1703          * although actual page can be freed in rcu context
1704          */
1705         if (OFF_SLAB(cachep))
1706                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1707 }
1708
1709 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1710 {
1711         struct page *page, *n;
1712
1713         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1714                 list_del(&page->lru);
1715                 slab_destroy(cachep, page);
1716         }
1717 }
1718
1719 /**
1720  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1721  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1722  * @size: size of objects to be created in this cache.
1723  * @flags: slab allocation flags
1724  *
1725  * Also calculates the number of objects per slab.
1726  *
1727  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1728  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1729  * towards high-order requests, this should be changed.
1730  *
1731  * Return: number of left-over bytes in a slab
1732  */
1733 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1734                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1735 {
1736         size_t left_over = 0;
1737         int gfporder;
1738
1739         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1740                 unsigned int num;
1741                 size_t remainder;
1742
1743                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1744                 if (!num)
1745                         continue;
1746
1747                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1748                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1749                         break;
1750
1751                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1752                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1753                         size_t freelist_size;
1754
1755                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1756                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1757                         if (!freelist_cache)
1758                                 continue;
1759
1760                         /*
1761                          * Needed to avoid possible looping condition
1762                          * in cache_grow_begin()
1763                          */
1764                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1765                                 continue;
1766
1767                         /* check if off slab has enough benefit */
1768                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1769                                 continue;
1770                 }
1771
1772                 /* Found something acceptable - save it away */
1773                 cachep->num = num;
1774                 cachep->gfporder = gfporder;
1775                 left_over = remainder;
1776
1777                 /*
1778                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1779                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1780                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1781                  */
1782                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1783                         break;
1784
1785                 /*
1786                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1787                  * currently bad for the gfp()s.
1788                  */
1789                 if (gfporder >= slab_max_order)
1790                         break;
1791
1792                 /*
1793                  * Acceptable internal fragmentation?
1794                  */
1795                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1796                         break;
1797         }
1798         return left_over;
1799 }
1800
1801 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1802                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1803 {
1804         int cpu;
1805         size_t size;
1806         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1807
1808         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1809         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1810
1811         if (!cpu_cache)
1812                 return NULL;
1813
1814         for_each_possible_cpu(cpu) {
1815                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1816                                 entries, batchcount);
1817         }
1818
1819         return cpu_cache;
1820 }
1821
1822 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1823 {
1824         if (slab_state >= FULL)
1825                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1826
1827         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1828         if (!cachep->cpu_cache)
1829                 return 1;
1830
1831         if (slab_state == DOWN) {
1832                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1833                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1834         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1835                 /* For kmem_cache_node */
1836                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1837         } else {
1838                 int node;
1839
1840                 for_each_online_node(node) {
1841                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1842                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1843                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1844                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1845                 }
1846         }
1847
1848         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1849                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1850                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1851
1852         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1853         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1854         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1855         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1856         cachep->batchcount = 1;
1857         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1858         return 0;
1859 }
1860
1861 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1862         slab_flags_t flags, const char *name,
1863         void (*ctor)(void *))
1864 {
1865         return flags;
1866 }
1867
1868 struct kmem_cache *
1869 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1870                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1871 {
1872         struct kmem_cache *cachep;
1873
1874         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1875         if (cachep) {
1876                 cachep->refcount++;
1877
1878                 /*
1879                  * Adjust the object sizes so that we clear
1880                  * the complete object on kzalloc.
1881                  */
1882                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1883         }
1884         return cachep;
1885 }
1886
1887 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1888                         size_t size, slab_flags_t flags)
1889 {
1890         size_t left;
1891
1892         cachep->num = 0;
1893
1894         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1895                 return false;
1896
1897         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1898                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1899         if (!cachep->num)
1900                 return false;
1901
1902         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1903                 return false;
1904
1905         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1906
1907         return true;
1908 }
1909
1910 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1911                         size_t size, slab_flags_t flags)
1912 {
1913         size_t left;
1914
1915         cachep->num = 0;
1916
1917         /*
1918          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1919          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1920          */
1921         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1922                 return false;
1923
1924         /*
1925          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1926          * off-slab (should allow better packing of objs).
1927          */
1928         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1929         if (!cachep->num)
1930                 return false;
1931
1932         /*
1933          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1934          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1935          */
1936         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1937                 return false;
1938
1939         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1940
1941         return true;
1942 }
1943
1944 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1945                         size_t size, slab_flags_t flags)
1946 {
1947         size_t left;
1948
1949         cachep->num = 0;
1950
1951         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1952         if (!cachep->num)
1953                 return false;
1954
1955         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1956
1957         return true;
1958 }
1959
1960 /**
1961  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1962  * @cachep: cache management descriptor
1963  * @flags: SLAB flags
1964  *
1965  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1966  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1967  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1968  *
1969  * The flags are
1970  *
1971  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1972  * to catch references to uninitialised memory.
1973  *
1974  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1975  * for buffer overruns.
1976  *
1977  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1978  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1979  * as davem.
1980  *
1981  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1982  */
1983 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1984 {
1985         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1986         gfp_t gfp;
1987         int err;
1988         unsigned int size = cachep->size;
1989
1990 #if DEBUG
1991 #if FORCED_DEBUG
1992         /*
1993          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1994          * large objects, if the increased size would increase the object size
1995          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1996          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1997          */
1998         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1999                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2000                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2001         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2002                 flags |= SLAB_POISON;
2003 #endif
2004 #endif
2005
2006         /*
2007          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2008          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2009          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2010          */
2011         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2012
2013         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2014                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2015                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2016                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2017                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2018         }
2019
2020         /* 3) caller mandated alignment */
2021         if (ralign < cachep->align) {
2022                 ralign = cachep->align;
2023         }
2024         /* disable debug if necessary */
2025         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2026                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2027         /*
2028          * 4) Store it.
2029          */
2030         cachep->align = ralign;
2031         cachep->colour_off = cache_line_size();
2032         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2033         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2034                 cachep->colour_off = cachep->align;
2035
2036         if (slab_is_available())
2037                 gfp = GFP_KERNEL;
2038         else
2039                 gfp = GFP_NOWAIT;
2040
2041 #if DEBUG
2042
2043         /*
2044          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2045          * into align above.
2046          */
2047         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2048                 /* add space for red zone words */
2049                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2050                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2051         }
2052         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2053                 /* user store requires one word storage behind the end of
2054                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2055                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2056                  */
2057                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2058                         size += REDZONE_ALIGN;
2059                 else
2060                         size += BYTES_PER_WORD;
2061         }
2062 #endif
2063
2064         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2065
2066         size = ALIGN(size, cachep->align);
2067         /*
2068          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2069          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2070          */
2071         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2072                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2073
2074 #if DEBUG
2075         /*
2076          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2077          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2078          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2079          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2080          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2081          */
2082         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2083                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2084                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2085                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2086
2087                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2088                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2089                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2090                                 size = tmp_size;
2091                                 goto done;
2092                         }
2093                 }
2094         }
2095 #endif
2096
2097         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2098                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2099                 goto done;
2100         }
2101
2102         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2103                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2104                 goto done;
2105         }
2106
2107         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2108                 goto done;
2109
2110         return -E2BIG;
2111
2112 done:
2113         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2114         cachep->flags = flags;
2115         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2116         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2117                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2118         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2119                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2120         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2121                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2122         cachep->size = size;
2123         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2124
2125 #if DEBUG
2126         /*
2127          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2128          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2129          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2130          */
2131         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2132                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2133                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2134                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2135 #endif
2136
2137         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2138                 cachep->freelist_cache =
2139                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2140         }
2141
2142         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2143         if (err) {
2144                 __kmem_cache_release(cachep);
2145                 return err;
2146         }
2147
2148         return 0;
2149 }
2150
2151 #if DEBUG
2152 static void check_irq_off(void)
2153 {
2154         BUG_ON(!irqs_disabled());
2155 }
2156
2157 static void check_irq_on(void)
2158 {
2159         BUG_ON(irqs_disabled());
2160 }
2161
2162 static void check_mutex_acquired(void)
2163 {
2164         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2165 }
2166
2167 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2168 {
2169 #ifdef CONFIG_SMP
2170         check_irq_off();
2171         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2172 #endif
2173 }
2174
2175 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2176 {
2177 #ifdef CONFIG_SMP
2178         check_irq_off();
2179         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2180 #endif
2181 }
2182
2183 #else
2184 #define check_irq_off() do { } while(0)
2185 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2186 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2187 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2188 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2189 #endif
2190
2191 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2192                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2193 {
2194         int tofree;
2195
2196         if (!ac || !ac->avail)
2197                 return;
2198
2199         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2200         if (tofree > ac->avail)
2201                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2202
2203         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2204         ac->avail -= tofree;
2205         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2206 }
2207
2208 static void do_drain(void *arg)
2209 {
2210         struct kmem_cache *cachep = arg;
2211         struct array_cache *ac;
2212         int node = numa_mem_id();
2213         struct kmem_cache_node *n;
2214         LIST_HEAD(list);
2215
2216         check_irq_off();
2217         ac = cpu_cache_get(cachep);
2218         n = get_node(cachep, node);
2219         spin_lock(&n->list_lock);
2220         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2221         spin_unlock(&n->list_lock);
2222         slabs_destroy(cachep, &list);
2223         ac->avail = 0;
2224 }
2225
2226 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2227 {
2228         struct kmem_cache_node *n;
2229         int node;
2230         LIST_HEAD(list);
2231
2232         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2233         check_irq_on();
2234         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2235                 if (n->alien)
2236                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2237
2238         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2239                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2240                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2241                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2242
2243                 slabs_destroy(cachep, &list);
2244         }
2245 }
2246
2247 /*
2248  * Remove slabs from the list of free slabs.
2249  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2250  *
2251  * Returns the actual number of slabs released.
2252  */
2253 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2254                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2255 {
2256         struct list_head *p;
2257         int nr_freed;
2258         struct page *page;
2259
2260         nr_freed = 0;
2261         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2262
2263                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2264                 p = n->slabs_free.prev;
2265                 if (p == &n->slabs_free) {
2266                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2267                         goto out;
2268                 }
2269
2270                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2271                 list_del(&page->lru);
2272                 n->free_slabs--;
2273                 n->total_slabs--;
2274                 /*
2275                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2276                  * to the cache.
2277                  */
2278                 n->free_objects -= cache->num;
2279                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2280                 slab_destroy(cache, page);
2281                 nr_freed++;
2282         }
2283 out:
2284         return nr_freed;
2285 }
2286
2287 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2288 {
2289         int node;
2290         struct kmem_cache_node *n;
2291
2292         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2293                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2294                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2295                         return false;
2296         return true;
2297 }
2298
2299 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2300 {
2301         int ret = 0;
2302         int node;
2303         struct kmem_cache_node *n;
2304
2305         drain_cpu_caches(cachep);
2306
2307         check_irq_on();
2308         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2309                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2310
2311                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2312                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2313         }
2314         return (ret ? 1 : 0);
2315 }
2316
2317 #ifdef CONFIG_MEMCG
2318 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2319 {
2320         __kmem_cache_shrink(cachep);
2321 }
2322 #endif
2323
2324 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2325 {
2326         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2327 }
2328
2329 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2330 {
2331         int i;
2332         struct kmem_cache_node *n;
2333
2334         cache_random_seq_destroy(cachep);
2335
2336         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2337
2338         /* NUMA: free the node structures */
2339         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2340                 kfree(n->shared);
2341                 free_alien_cache(n->alien);
2342                 kfree(n);
2343                 cachep->node[i] = NULL;
2344         }
2345 }
2346
2347 /*
2348  * Get the memory for a slab management obj.
2349  *
2350  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2351  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2352  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2353  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2354  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2355  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2356  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2357  *
2358  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2359  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2360  */
2361 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2362                                    struct page *page, int colour_off,
2363                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2364 {
2365         void *freelist;
2366         void *addr = page_address(page);
2367
2368         page->s_mem = addr + colour_off;
2369         page->active = 0;
2370
2371         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2372                 freelist = NULL;
2373         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2374                 /* Slab management obj is off-slab. */
2375                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2376                                               local_flags, nodeid);
2377                 if (!freelist)
2378                         return NULL;
2379         } else {
2380                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2381                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2382                                 cachep->freelist_size;
2383         }
2384
2385         return freelist;
2386 }
2387
2388 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2389 {
2390         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2391 }
2392
2393 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2394                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2395 {
2396         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2397 }
2398
2399 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2400 {
2401 #if DEBUG
2402         int i;
2403
2404         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2405                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2406
2407                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2408                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2409
2410                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2411                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2412                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2413                 }
2414                 /*
2415                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2416                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2417                  * They must also be threaded.
2418                  */
2419                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2420                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2421                                                    objp + obj_offset(cachep));
2422                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2423                         kasan_poison_object_data(
2424                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2425                 }
2426
2427                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2428                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2429                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2430                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2431                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2432                 }
2433                 /* need to poison the objs? */
2434                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2435                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2436                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2437                 }
2438         }
2439 #endif
2440 }
2441
2442 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2443 /* Hold information during a freelist initialization */
2444 union freelist_init_state {
2445         struct {
2446                 unsigned int pos;
2447                 unsigned int *list;
2448                 unsigned int count;
2449         };
2450         struct rnd_state rnd_state;
2451 };
2452
2453 /*
2454  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2455  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2456  */
2457 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2458                                 struct kmem_cache *cachep,
2459                                 unsigned int count)
2460 {
2461         bool ret;
2462         unsigned int rand;
2463
2464         /* Use best entropy available to define a random shift */
2465         rand = get_random_int();
2466
2467         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2468         if (!cachep->random_seq) {
2469                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2470                 ret = false;
2471         } else {
2472                 state->list = cachep->random_seq;
2473                 state->count = count;
2474                 state->pos = rand % count;
2475                 ret = true;
2476         }
2477         return ret;
2478 }
2479
2480 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2481 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2482 {
2483         if (state->pos >= state->count)
2484                 state->pos = 0;
2485         return state->list[state->pos++];
2486 }
2487
2488 /* Swap two freelist entries */
2489 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2490 {
2491         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2492                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2493 }
2494
2495 /*
2496  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2497  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2498  */
2499 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2500 {
2501         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2502         union freelist_init_state state;
2503         bool precomputed;
2504
2505         if (count < 2)
2506                 return false;
2507
2508         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2509
2510         /* Take a random entry as the objfreelist */
2511         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2512                 if (!precomputed)
2513                         objfreelist = count - 1;
2514                 else
2515                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2516                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2517                                                 obj_offset(cachep);
2518                 count--;
2519         }
2520
2521         /*
2522          * On early boot, generate the list dynamically.
2523          * Later use a pre-computed list for speed.
2524          */
2525         if (!precomputed) {
2526                 for (i = 0; i < count; i++)
2527                         set_free_obj(page, i, i);
2528
2529                 /* Fisher-Yates shuffle */
2530                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2531                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2532                         rand %= (i + 1);
2533                         swap_free_obj(page, i, rand);
2534                 }
2535         } else {
2536                 for (i = 0; i < count; i++)
2537                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2538         }
2539
2540         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2541                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2542
2543         return true;
2544 }
2545 #else
2546 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2547                                 struct page *page)
2548 {
2549         return false;
2550 }
2551 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2552
2553 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2554                             struct page *page)
2555 {
2556         int i;
2557         void *objp;
2558         bool shuffled;
2559
2560         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2561
2562         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2563         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2564
2565         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2566                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2567                                                 obj_offset(cachep);
2568         }
2569
2570         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2571                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2572                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2573
2574                 /* constructor could break poison info */
2575                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2576                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2577                         cachep->ctor(objp);
2578                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2579                 }
2580
2581                 if (!shuffled)
2582                         set_free_obj(page, i, i);
2583         }
2584 }
2585
2586 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2587 {
2588         void *objp;
2589
2590         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2591         page->active++;
2592
2593 #if DEBUG
2594         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2595                 set_store_user_dirty(cachep);
2596 #endif
2597
2598         return objp;
2599 }
2600
2601 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2602                         struct page *page, void *objp)
2603 {
2604         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2605 #if DEBUG
2606         unsigned int i;
2607
2608         /* Verify double free bug */
2609         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2610                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2611                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2612                                cachep->name, objp);
2613                         BUG();
2614                 }
2615         }
2616 #endif
2617         page->active--;
2618         if (!page->freelist)
2619                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2620
2621         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2622 }
2623
2624 /*
2625  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2626  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2627  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2628  */
2629 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2630                            void *freelist)
2631 {
2632         page->slab_cache = cache;
2633         page->freelist = freelist;
2634 }
2635
2636 /*
2637  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2638  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2639  */
2640 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2641                                 gfp_t flags, int nodeid)
2642 {
2643         void *freelist;
2644         size_t offset;
2645         gfp_t local_flags;
2646         int page_node;
2647         struct kmem_cache_node *n;
2648         struct page *page;
2649
2650         /*
2651          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2652          * critical path in kmem_cache_alloc().
2653          */
2654         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2655                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2656                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2657                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2658                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2659                 dump_stack();
2660         }
2661         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2662         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2663
2664         check_irq_off();
2665         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2666                 local_irq_enable();
2667
2668         /*
2669          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2670          * 'nodeid'.
2671          */
2672         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2673         if (!page)
2674                 goto failed;
2675
2676         page_node = page_to_nid(page);
2677         n = get_node(cachep, page_node);
2678
2679         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2680         n->colour_next++;
2681         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2682                 n->colour_next = 0;
2683
2684         offset = n->colour_next;
2685         if (offset >= cachep->colour)
2686                 offset = 0;
2687
2688         offset *= cachep->colour_off;
2689
2690         /*
2691          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2692          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2693          * as it should be for slab pages.
2694          */
2695         kasan_poison_slab(page);
2696
2697         /* Get slab management. */
2698         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2699                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2700         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2701                 goto opps1;
2702
2703         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2704
2705         cache_init_objs(cachep, page);
2706
2707         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2708                 local_irq_disable();
2709
2710         return page;
2711
2712 opps1:
2713         kmem_freepages(cachep, page);
2714 failed:
2715         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2716                 local_irq_disable();
2717         return NULL;
2718 }
2719
2720 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2721 {
2722         struct kmem_cache_node *n;
2723         void *list = NULL;
2724
2725         check_irq_off();
2726
2727         if (!page)
2728                 return;
2729
2730         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2731         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2732
2733         spin_lock(&n->list_lock);
2734         n->total_slabs++;
2735         if (!page->active) {
2736                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2737                 n->free_slabs++;
2738         } else
2739                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2740
2741         STATS_INC_GROWN(cachep);
2742         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2743         spin_unlock(&n->list_lock);
2744
2745         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2746 }
2747
2748 #if DEBUG
2749
2750 /*
2751  * Perform extra freeing checks:
2752  * - detect bad pointers.
2753  * - POISON/RED_ZONE checking
2754  */
2755 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2756 {
2757         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2758                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2759                        (unsigned long)objp);
2760                 BUG();
2761         }
2762 }
2763
2764 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2765 {
2766         unsigned long long redzone1, redzone2;
2767
2768         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2769         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2770
2771         /*
2772          * Redzone is ok.
2773          */
2774         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2775                 return;
2776
2777         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2778                 slab_error(cache, "double free detected");
2779         else
2780                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2781
2782         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2783                obj, redzone1, redzone2);
2784 }
2785
2786 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2787                                    unsigned long caller)
2788 {
2789         unsigned int objnr;
2790         struct page *page;
2791
2792         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2793
2794         objp -= obj_offset(cachep);
2795         kfree_debugcheck(objp);
2796         page = virt_to_head_page(objp);
2797
2798         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2799                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2800                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2801                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2802         }
2803         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2804                 set_store_user_dirty(cachep);
2805                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2806         }
2807
2808         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2809
2810         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2811         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2812
2813         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2814                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2815                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2816         }
2817         return objp;
2818 }
2819
2820 #else
2821 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2822 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2823 #endif
2824
2825 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2826                                                 void **list)
2827 {
2828 #if DEBUG
2829         void *next = *list;
2830         void *objp;
2831
2832         while (next) {
2833                 objp = next - obj_offset(cachep);
2834                 next = *(void **)next;
2835                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2836         }
2837 #endif
2838 }
2839
2840 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2841                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2842                                 void **list)
2843 {
2844         /* move slabp to correct slabp list: */
2845         list_del(&page->lru);
2846         if (page->active == cachep->num) {
2847                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2848                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2849 #if DEBUG
2850                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2851                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2852                                 void **objp = page->freelist;
2853
2854                                 *objp = *list;
2855                                 *list = objp;
2856                         }
2857 #endif
2858                         page->freelist = NULL;
2859                 }
2860         } else
2861                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2862 }
2863
2864 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2865 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2866                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2867 {
2868         if (!page)
2869                 return NULL;
2870
2871         if (pfmemalloc)
2872                 return page;
2873
2874         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2875                 return page;
2876
2877         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2878         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2879                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2880                 return page;
2881         }
2882
2883         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2884         list_del(&page->lru);
2885         if (!page->active) {
2886                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2887                 n->free_slabs++;
2888         } else
2889                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2890
2891         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2892                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2893                         return page;
2894         }
2895
2896         n->free_touched = 1;
2897         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2898                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2899                         n->free_slabs--;
2900                         return page;
2901                 }
2902         }
2903
2904         return NULL;
2905 }
2906
2907 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2908 {
2909         struct page *page;
2910
2911         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2912         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2913         if (!page) {
2914                 n->free_touched = 1;
2915                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2916                                                 lru);
2917                 if (page)
2918                         n->free_slabs--;
2919         }
2920
2921         if (sk_memalloc_socks())
2922                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2923
2924         return page;
2925 }
2926
2927 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2928                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2929 {
2930         struct page *page;
2931         void *obj;
2932         void *list = NULL;
2933
2934         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2935                 return NULL;
2936
2937         spin_lock(&n->list_lock);
2938         page = get_first_slab(n, true);
2939         if (!page) {
2940                 spin_unlock(&n->list_lock);
2941                 return NULL;
2942         }
2943
2944         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2945         n->free_objects--;
2946
2947         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2948
2949         spin_unlock(&n->list_lock);
2950         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2951
2952         return obj;
2953 }
2954
2955 /*
2956  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2957  * or cache_grow_end() for new slab
2958  */
2959 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2960                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2961 {
2962         /*
2963          * There must be at least one object available for
2964          * allocation.
2965          */
2966         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2967
2968         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2969                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2970                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2971                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2972
2973                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2974         }
2975
2976         return batchcount;
2977 }
2978
2979 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2980 {
2981         int batchcount;
2982         struct kmem_cache_node *n;
2983         struct array_cache *ac, *shared;
2984         int node;
2985         void *list = NULL;
2986         struct page *page;
2987
2988         check_irq_off();
2989         node = numa_mem_id();
2990
2991         ac = cpu_cache_get(cachep);
2992         batchcount = ac->batchcount;
2993         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2994                 /*
2995                  * If there was little recent activity on this cache, then
2996                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2997                  * refill bouncing.
2998                  */
2999                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3000         }
3001         n = get_node(cachep, node);
3002
3003         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3004         shared = READ_ONCE(n->shared);
3005         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3006                 goto direct_grow;
3007
3008         spin_lock(&n->list_lock);
3009         shared = READ_ONCE(n->shared);
3010
3011         /* See if we can refill from the shared array */
3012         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3013                 shared->touched = 1;
3014                 goto alloc_done;
3015         }
3016
3017         while (batchcount > 0) {
3018                 /* Get slab alloc is to come from. */
3019                 page = get_first_slab(n, false);
3020                 if (!page)
3021                         goto must_grow;
3022
3023                 check_spinlock_acquired(cachep);
3024
3025                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3026                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3027         }
3028
3029 must_grow:
3030         n->free_objects -= ac->avail;
3031 alloc_done:
3032         spin_unlock(&n->list_lock);
3033         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3034
3035 direct_grow:
3036         if (unlikely(!ac->avail)) {
3037                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3038                 if (sk_memalloc_socks()) {
3039                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3040
3041                         if (obj)
3042                                 return obj;
3043                 }
3044
3045                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3046
3047                 /*
3048                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3049                  * then ac could change.
3050                  */
3051                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3052                 if (!ac->avail && page)
3053                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3054                 cache_grow_end(cachep, page);
3055
3056                 if (!ac->avail)
3057                         return NULL;
3058         }
3059         ac->touched = 1;
3060
3061         return ac->entry[--ac->avail];
3062 }
3063
3064 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3065                                                 gfp_t flags)
3066 {
3067         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3068 }
3069
3070 #if DEBUG
3071 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3072                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3073 {
3074         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
3075         if (!objp)
3076                 return objp;
3077         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3078                 check_poison_obj(cachep, objp);
3079                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3080                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3081         }
3082         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3083                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3084
3085         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3086                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3087                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3088                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3089                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3090                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3091                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3092                 }
3093                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3094                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3095         }
3096
3097         objp += obj_offset(cachep);
3098         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3099                 cachep->ctor(objp);
3100         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3101             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3102                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3103                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3104         }
3105         return objp;
3106 }
3107 #else
3108 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3109 #endif
3110
3111 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3112 {
3113         void *objp;
3114         struct array_cache *ac;
3115
3116         check_irq_off();
3117
3118         ac = cpu_cache_get(cachep);
3119         if (likely(ac->avail)) {
3120                 ac->touched = 1;
3121                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3122
3123                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3124                 goto out;
3125         }
3126
3127         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3128         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3129         /*
3130          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3131          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3132          */
3133         ac = cpu_cache_get(cachep);
3134
3135 out:
3136         /*
3137          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3138          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3139          * treat the array pointers as a reference to the object.
3140          */
3141         if (objp)
3142                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3143         return objp;
3144 }
3145
3146 #ifdef CONFIG_NUMA
3147 /*
3148  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3149  *
3150  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3151  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3152  */
3153 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3154 {
3155         int nid_alloc, nid_here;
3156
3157         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3158                 return NULL;
3159         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3160         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3161                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3162         else if (current->mempolicy)
3163                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3164         if (nid_alloc != nid_here)
3165                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3166         return NULL;
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3171  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3172  * available node for available objects. If that fails then we
3173  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3174  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3175  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3176  */
3177 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3178 {
3179         struct zonelist *zonelist;
3180         struct zoneref *z;
3181         struct zone *zone;
3182         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3183         void *obj = NULL;
3184         struct page *page;
3185         int nid;
3186         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3187
3188         if (flags & __GFP_THISNODE)
3189                 return NULL;
3190
3191 retry_cpuset:
3192         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3193         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3194
3195 retry:
3196         /*
3197          * Look through allowed nodes for objects available
3198          * from existing per node queues.
3199          */
3200         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3201                 nid = zone_to_nid(zone);
3202
3203                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3204                         get_node(cache, nid) &&
3205                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3206                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3207                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3208                                 if (obj)
3209                                         break;
3210                 }
3211         }
3212
3213         if (!obj) {
3214                 /*
3215                  * This allocation will be performed within the constraints
3216                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3217                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3218                  * set and go into memory reserves if necessary.
3219                  */
3220                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3221                 cache_grow_end(cache, page);
3222                 if (page) {
3223                         nid = page_to_nid(page);
3224                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3225                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3226
3227                         /*
3228                          * Another processor may allocate the objects in
3229                          * the slab since we are not holding any locks.
3230                          */
3231                         if (!obj)
3232                                 goto retry;
3233                 }
3234         }
3235
3236         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3237                 goto retry_cpuset;
3238         return obj;
3239 }
3240
3241 /*
3242  * A interface to enable slab creation on nodeid
3243  */
3244 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3245                                 int nodeid)
3246 {
3247         struct page *page;
3248         struct kmem_cache_node *n;
3249         void *obj = NULL;
3250         void *list = NULL;
3251
3252         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3253         n = get_node(cachep, nodeid);
3254         BUG_ON(!n);
3255
3256         check_irq_off();
3257         spin_lock(&n->list_lock);
3258         page = get_first_slab(n, false);
3259         if (!page)
3260                 goto must_grow;
3261
3262         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3263
3264         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3265         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3266         STATS_SET_HIGH(cachep);
3267
3268         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3269
3270         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3271         n->free_objects--;
3272
3273         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3274
3275         spin_unlock(&n->list_lock);
3276         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3277         return obj;
3278
3279 must_grow:
3280         spin_unlock(&n->list_lock);
3281         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3282         if (page) {
3283                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3284                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3285         }
3286         cache_grow_end(cachep, page);
3287
3288         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3289 }
3290
3291 static __always_inline void *
3292 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3293                    unsigned long caller)
3294 {
3295         unsigned long save_flags;
3296         void *ptr;
3297         int slab_node = numa_mem_id();
3298
3299         flags &= gfp_allowed_mask;
3300         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3301         if (unlikely(!cachep))
3302                 return NULL;
3303
3304         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3305         local_irq_save(save_flags);
3306
3307         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3308                 nodeid = slab_node;
3309
3310         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3311                 /* Node not bootstrapped yet */
3312                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3313                 goto out;
3314         }
3315
3316         if (nodeid == slab_node) {
3317                 /*
3318                  * Use the locally cached objects if possible.
3319                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3320                  * to other nodes. It may fail while we still have
3321                  * objects on other nodes available.
3322                  */
3323                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3324                 if (ptr)
3325                         goto out;
3326         }
3327         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3328         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3329   out:
3330         local_irq_restore(save_flags);
3331         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3332
3333         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3334                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3335
3336         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3337         return ptr;
3338 }
3339
3340 static __always_inline void *
3341 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3342 {
3343         void *objp;
3344
3345         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3346                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3347                 if (objp)
3348                         goto out;
3349         }
3350         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3351
3352         /*
3353          * We may just have run out of memory on the local node.
3354          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3355          */
3356         if (!objp)
3357                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3358
3359   out:
3360         return objp;
3361 }
3362 #else
3363
3364 static __always_inline void *
3365 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3366 {
3367         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3368 }
3369
3370 #endif /* CONFIG_NUMA */
3371
3372 static __always_inline void *
3373 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3374 {
3375         unsigned long save_flags;
3376         void *objp;
3377
3378         flags &= gfp_allowed_mask;
3379         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3380         if (unlikely(!cachep))
3381                 return NULL;
3382
3383         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3384         local_irq_save(save_flags);
3385         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3386         local_irq_restore(save_flags);
3387         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3388         prefetchw(objp);
3389
3390         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3391                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3392
3393         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3394         return objp;
3395 }
3396
3397 /*
3398  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3399  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3400  */
3401 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3402                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3403 {
3404         int i;
3405         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3406         struct page *page;
3407
3408         n->free_objects += nr_objects;
3409
3410         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3411                 void *objp;
3412                 struct page *page;
3413
3414                 objp = objpp[i];
3415
3416                 page = virt_to_head_page(objp);
3417                 list_del(&page->lru);
3418                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3419                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3420                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3421
3422                 /* fixup slab chains */
3423                 if (page->active == 0) {
3424                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3425                         n->free_slabs++;
3426                 } else {
3427                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3428                          * partial list on free - maximum time for the
3429                          * other objects to be freed, too.
3430                          */
3431                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3432                 }
3433         }
3434
3435         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3436                 n->free_objects -= cachep->num;
3437
3438                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3439                 list_move(&page->lru, list);
3440                 n->free_slabs--;
3441                 n->total_slabs--;
3442         }
3443 }
3444
3445 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3446 {
3447         int batchcount;
3448         struct kmem_cache_node *n;
3449         int node = numa_mem_id();
3450         LIST_HEAD(list);
3451
3452         batchcount = ac->batchcount;
3453
3454         check_irq_off();
3455         n = get_node(cachep, node);
3456         spin_lock(&n->list_lock);
3457         if (n->shared) {
3458                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3459                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3460                 if (max) {
3461                         if (batchcount > max)
3462                                 batchcount = max;
3463                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3464                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3465                         shared_array->avail += batchcount;
3466                         goto free_done;
3467                 }
3468         }
3469
3470         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3471 free_done:
3472 #if STATS
3473         {
3474                 int i = 0;
3475                 struct page *page;
3476
3477                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3478                         BUG_ON(page->active);
3479
3480                         i++;
3481                 }
3482                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3483         }
3484 #endif
3485         spin_unlock(&n->list_lock);
3486         slabs_destroy(cachep, &list);
3487         ac->avail -= batchcount;
3488         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3489 }
3490
3491 /*
3492  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3493  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3494  */
3495 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3496                                          unsigned long caller)
3497 {
3498         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3499         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3500                 return;
3501
3502         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3503 }
3504
3505 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3506                 unsigned long caller)
3507 {
3508         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3509
3510         check_irq_off();
3511         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3512         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3513
3514         /*
3515          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3516          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3517          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3518          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3519          * the cache.
3520          */
3521         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3522                 return;
3523
3524         if (ac->avail < ac->limit) {
3525                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3526         } else {
3527                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3528                 cache_flusharray(cachep, ac);
3529         }
3530
3531         if (sk_memalloc_socks()) {
3532                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3533
3534                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3535                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3536                         return;
3537                 }
3538         }
3539
3540         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3541 }
3542
3543 /**
3544  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3545  * @cachep: The cache to allocate from.
3546  * @flags: See kmalloc().
3547  *
3548  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3549  * if the cache has no available objects.
3550  *
3551  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3552  */
3553 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3554 {
3555         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3556
3557         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3558                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3559
3560         return ret;
3561 }
3562 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3563
3564 static __always_inline void
3565 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3566                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3567 {
3568         size_t i;
3569
3570         for (i = 0; i < size; i++)
3571                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3572 }
3573
3574 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3575                           void **p)
3576 {
3577         size_t i;
3578
3579         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3580         if (!s)
3581                 return 0;
3582
3583         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3584
3585         local_irq_disable();
3586         for (i = 0; i < size; i++) {
3587                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3588
3589                 if (unlikely(!objp))
3590                         goto error;
3591                 p[i] = objp;
3592         }
3593         local_irq_enable();
3594
3595         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3596
3597         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3598         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3599                 for (i = 0; i < size; i++)
3600                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3601
3602         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3603         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3604         return size;
3605 error:
3606         local_irq_enable();
3607         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3608         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3609         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3610         return 0;
3611 }
3612 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3613
3614 #ifdef CONFIG_TRACING
3615 void *
3616 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3617 {
3618         void *ret;
3619
3620         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3621
3622         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3623         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3624                       size, cachep->size, flags);
3625         return ret;
3626 }
3627 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3628 #endif
3629
3630 #ifdef CONFIG_NUMA
3631 /**
3632  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3633  * @cachep: The cache to allocate from.
3634  * @flags: See kmalloc().
3635  * @nodeid: node number of the target node.
3636  *
3637  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3638  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3639  *
3640  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3641  *
3642  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3643  */
3644 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3645 {
3646         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3647
3648         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3649                                     cachep->object_size, cachep->size,
3650                                     flags, nodeid);
3651
3652         return ret;
3653 }
3654 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3655
3656 #ifdef CONFIG_TRACING
3657 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3658                                   gfp_t flags,
3659                                   int nodeid,
3660                                   size_t size)
3661 {
3662         void *ret;
3663
3664         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3665
3666         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3667         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3668                            size, cachep->size,
3669                            flags, nodeid);
3670         return ret;
3671 }
3672 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3673 #endif
3674
3675 static __always_inline void *
3676 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3677 {
3678         struct kmem_cache *cachep;
3679         void *ret;
3680
3681         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3682                 return NULL;
3683         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3684         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3685                 return cachep;
3686         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3687         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3688
3689         return ret;
3690 }
3691
3692 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3693 {
3694         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3695 }
3696 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3697
3698 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3699                 int node, unsigned long caller)
3700 {
3701         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3702 }
3703 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3704 #endif /* CONFIG_NUMA */
3705
3706 /**
3707  * __do_kmalloc - allocate memory
3708  * @size: how many bytes of memory are required.
3709  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3710  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3711  *
3712  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
3713  */
3714 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3715                                           unsigned long caller)
3716 {
3717         struct kmem_cache *cachep;
3718         void *ret;
3719
3720         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3721                 return NULL;
3722         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3723         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3724                 return cachep;
3725         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3726
3727         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3728         trace_kmalloc(caller, ret,
3729                       size, cachep->size, flags);
3730
3731         return ret;
3732 }
3733
3734 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3735 {
3736         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3737 }
3738 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3739
3740 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3741 {
3742         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3743 }
3744 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3745
3746 /**
3747  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3748  * @cachep: The cache the allocation was from.
3749  * @objp: The previously allocated object.
3750  *
3751  * Free an object which was previously allocated from this
3752  * cache.
3753  */
3754 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3755 {
3756         unsigned long flags;
3757         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3758         if (!cachep)
3759                 return;
3760
3761         local_irq_save(flags);
3762         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3763         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3764                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3765         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3766         local_irq_restore(flags);
3767
3768         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3769 }
3770 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3771
3772 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3773 {
3774         struct kmem_cache *s;
3775         size_t i;
3776
3777         local_irq_disable();
3778         for (i = 0; i < size; i++) {
3779                 void *objp = p[i];
3780
3781                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3782                         s = virt_to_cache(objp);
3783                 else
3784                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3785
3786                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3787                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3788                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3789
3790                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3791         }
3792         local_irq_enable();
3793
3794         /* FIXME: add tracing */
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3797
3798 /**
3799  * kfree - free previously allocated memory
3800  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3801  *
3802  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3803  *
3804  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3805  * or you will run into trouble.
3806  */
3807 void kfree(const void *objp)
3808 {
3809         struct kmem_cache *c;
3810         unsigned long flags;
3811
3812         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3813
3814         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3815                 return;
3816         local_irq_save(flags);
3817         kfree_debugcheck(objp);
3818         c = virt_to_cache(objp);
3819         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3820
3821         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3822         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3823         local_irq_restore(flags);
3824 }
3825 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3826
3827 /*
3828  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3829  */
3830 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3831 {
3832         int ret;
3833         int node;
3834         struct kmem_cache_node *n;
3835
3836         for_each_online_node(node) {
3837                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3838                 if (ret)
3839                         goto fail;
3840
3841         }
3842
3843         return 0;
3844
3845 fail:
3846         if (!cachep->list.next) {
3847                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3848                 node--;
3849                 while (node >= 0) {
3850                         n = get_node(cachep, node);
3851                         if (n) {
3852                                 kfree(n->shared);
3853                                 free_alien_cache(n->alien);
3854                                 kfree(n);
3855                                 cachep->node[node] = NULL;
3856                         }
3857                         node--;
3858                 }
3859         }
3860         return -ENOMEM;
3861 }
3862
3863 /* Always called with the slab_mutex held */
3864 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3865                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3866 {
3867         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3868         int cpu;
3869
3870         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3871         if (!cpu_cache)
3872                 return -ENOMEM;
3873
3874         prev = cachep->cpu_cache;
3875         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3876         /*
3877          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3878          * cpus, so skip the IPIs.
3879          */
3880         if (prev)
3881                 kick_all_cpus_sync();
3882
3883         check_irq_on();
3884         cachep->batchcount = batchcount;
3885         cachep->limit = limit;
3886         cachep->shared = shared;
3887
3888         if (!prev)
3889                 goto setup_node;
3890
3891         for_each_online_cpu(cpu) {
3892                 LIST_HEAD(list);
3893                 int node;
3894                 struct kmem_cache_node *n;
3895                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3896
3897                 node = cpu_to_mem(cpu);
3898                 n = get_node(cachep, node);
3899                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3900                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3901                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3902                 slabs_destroy(cachep, &list);
3903         }
3904         free_percpu(prev);
3905
3906 setup_node:
3907         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3908 }
3909
3910 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3911                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3912 {
3913         int ret;
3914         struct kmem_cache *c;
3915
3916         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3917
3918         if (slab_state < FULL)
3919                 return ret;
3920
3921         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3922                 return ret;
3923
3924         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3925         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3926                 /* return value determined by the root cache only */
3927                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3928         }
3929
3930         return ret;
3931 }
3932
3933 /* Called with slab_mutex held always */
3934 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3935 {
3936         int err;
3937         int limit = 0;
3938         int shared = 0;
3939         int batchcount = 0;
3940
3941         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3942         if (err)
3943                 goto end;
3944
3945         if (!is_root_cache(cachep)) {
3946                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3947                 limit = root->limit;
3948                 shared = root->shared;
3949                 batchcount = root->batchcount;
3950         }
3951
3952         if (limit && shared && batchcount)
3953                 goto skip_setup;
3954         /*
3955          * The head array serves three purposes:
3956          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3957          * - reduce the number of spinlock operations.
3958          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3959          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3960          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3961          * Bonwick.
3962          */
3963         if (cachep->size > 131072)
3964                 limit = 1;
3965         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3966                 limit = 8;
3967         else if (cachep->size > 1024)
3968                 limit = 24;
3969         else if (cachep->size > 256)
3970                 limit = 54;
3971         else
3972                 limit = 120;
3973
3974         /*
3975          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3976          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3977          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3978          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3979          * replaces Bonwick's magazine layer.
3980          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3981          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3982          */
3983         shared = 0;
3984         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3985                 shared = 8;
3986
3987 #if DEBUG
3988         /*
3989          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3990          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3991          */
3992         if (limit > 32)
3993                 limit = 32;
3994 #endif
3995         batchcount = (limit + 1) / 2;
3996 skip_setup:
3997         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3998 end:
3999         if (err)
4000                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4001                        cachep->name, -err);
4002         return err;
4003 }
4004
4005 /*
4006  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4007  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4008  * if drain_array() is used on the shared array.
4009  */
4010 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4011                          struct array_cache *ac, int node)
4012 {
4013         LIST_HEAD(list);
4014
4015         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4016         check_mutex_acquired();
4017
4018         if (!ac || !ac->avail)
4019                 return;
4020
4021         if (ac->touched) {
4022                 ac->touched = 0;
4023                 return;
4024         }
4025
4026         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4027         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4028         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4029
4030         slabs_destroy(cachep, &list);
4031 }
4032
4033 /**
4034  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4035  * @w: work descriptor
4036  *
4037  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4038  * Purpose:
4039  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4040  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4041  *
4042  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4043  * again on the next iteration.
4044  */
4045 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4046 {
4047         struct kmem_cache *searchp;
4048         struct kmem_cache_node *n;
4049         int node = numa_mem_id();
4050         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4051
4052         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4053                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4054                 goto out;
4055
4056         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4057                 check_irq_on();
4058
4059                 /*
4060                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4061                  * have established with reasonable certainty that
4062                  * we can do some work if the lock was obtained.
4063                  */
4064                 n = get_node(searchp, node);
4065
4066                 reap_alien(searchp, n);
4067
4068                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4069
4070                 /*
4071                  * These are racy checks but it does not matter
4072                  * if we skip one check or scan twice.
4073                  */
4074                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4075                         goto next;
4076
4077                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4078
4079                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4080
4081                 if (n->free_touched)
4082                         n->free_touched = 0;
4083                 else {
4084                         int freed;
4085
4086                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4087                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4088                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4089                 }
4090 next:
4091                 cond_resched();
4092         }
4093         check_irq_on();
4094         mutex_unlock(&slab_mutex);
4095         next_reap_node();
4096 out:
4097         /* Set up the next iteration */
4098         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4099                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4100 }
4101
4102 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4103 {
4104         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4105         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4106         unsigned long free_slabs = 0;
4107         int node;
4108         struct kmem_cache_node *n;
4109
4110         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4111                 check_irq_on();
4112                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4113
4114                 total_slabs += n->total_slabs;
4115                 free_slabs += n->free_slabs;
4116                 free_objs += n->free_objects;
4117
4118                 if (n->shared)
4119                         shared_avail += n->shared->avail;
4120
4121                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4122         }
4123         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4124         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4125         active_objs = num_objs - free_objs;
4126
4127         sinfo->active_objs = active_objs;
4128         sinfo->num_objs = num_objs;
4129         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4130         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4131         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4132         sinfo->limit = cachep->limit;
4133         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4134         sinfo->shared = cachep->shared;
4135         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4136         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4137 }
4138
4139 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4140 {
4141 #if STATS
4142         {                       /* node stats */
4143                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4144                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4145                 unsigned long grown = cachep->grown;
4146                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4147                 unsigned long errors = cachep->errors;
4148                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4149                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4150                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4151                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4152
4153                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4154                            allocs, high, grown,
4155                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4156                            node_frees, overflows);
4157         }
4158         /* cpu stats */
4159         {
4160                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4161                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4162                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4163                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4164
4165                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4166                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4167         }
4168 #endif
4169 }
4170
4171 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4172 /**
4173  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4174  * @file: unused
4175  * @buffer: user buffer
4176  * @count: data length
4177  * @ppos: unused
4178  *
4179  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
4180  */
4181 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4182                        size_t count, loff_t *ppos)
4183 {
4184         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4185         int limit, batchcount, shared, res;
4186         struct kmem_cache *cachep;
4187
4188         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4189                 return -EINVAL;
4190         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4191                 return -EFAULT;
4192         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4193
4194         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4195         if (!tmp)
4196                 return -EINVAL;
4197         *tmp = '\0';
4198         tmp++;
4199         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4200                 return -EINVAL;
4201
4202         /* Find the cache in the chain of caches. */
4203         mutex_lock(&slab_mutex);
4204         res = -EINVAL;
4205         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4206                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4207                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4208                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4209                                 res = 0;
4210                         } else {
4211                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4212                                                        batchcount, shared,
4213                                                        GFP_KERNEL);
4214                         }
4215                         break;
4216                 }
4217         }
4218         mutex_unlock(&slab_mutex);
4219         if (res >= 0)
4220                 res = count;
4221         return res;
4222 }
4223
4224 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4225
4226 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4227 {
4228         unsigned long *p;
4229         int l;
4230         if (!v)
4231                 return 1;
4232         l = n[1];
4233         p = n + 2;
4234         while (l) {
4235                 int i = l/2;
4236                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4237                 if (*q == v) {
4238                         q[1]++;
4239                         return 1;
4240                 }
4241                 if (*q > v) {
4242                         l = i;
4243                 } else {
4244                         p = q + 2;
4245                         l -= i + 1;
4246                 }
4247         }
4248         if (++n[1] == n[0])
4249                 return 0;
4250         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4251         p[0] = v;
4252         p[1] = 1;
4253         return 1;
4254 }
4255
4256 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4257                                                 struct page *page)
4258 {
4259         void *p;
4260         int i, j;
4261         unsigned long v;
4262
4263         if (n[0] == n[1])
4264                 return;
4265         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4266                 bool active = true;
4267
4268                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4269                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4270                                 active = false;
4271                                 break;
4272                         }
4273                 }
4274
4275                 if (!active)
4276                         continue;
4277
4278                 /*
4279                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4280                  * mapping is established when actual object allocation and
4281                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4282                  * cache.
4283                  */
4284                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4285                         continue;
4286
4287                 if (!add_caller(n, v))
4288                         return;
4289         }
4290 }
4291
4292 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4293 {
4294 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4295         unsigned long offset, size;
4296         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4297
4298         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4299                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4300                 if (modname[0])
4301                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4302                 return;
4303         }
4304 #endif
4305         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4306 }
4307
4308 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4309 {
4310         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache,
4311                                                root_caches_node);
4312         struct page *page;
4313         struct kmem_cache_node *n;
4314         const char *name;
4315         unsigned long *x = m->private;
4316         int node;
4317         int i;
4318
4319         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4320                 return 0;
4321         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4322                 return 0;
4323
4324         /*
4325          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4326          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4327          * during the processing, information would be wrong so restart
4328          * whole processing.
4329          */
4330         do {
4331                 set_store_user_clean(cachep);
4332                 drain_cpu_caches(cachep);
4333
4334                 x[1] = 0;
4335
4336                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4337
4338                         check_irq_on();
4339                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4340
4341                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4342                                 handle_slab(x, cachep, page);
4343                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4344                                 handle_slab(x, cachep, page);
4345                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4346                 }
4347         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4348
4349         name = cachep->name;
4350         if (x[0] == x[1]) {
4351                 /* Increase the buffer size */
4352                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4353                 m->private = kcalloc(x[0] * 4, sizeof(unsigned long),
4354                                      GFP_KERNEL);
4355                 if (!m->private) {
4356                         /* Too bad, we are really out */
4357                         m->private = x;
4358                         mutex_lock(&slab_mutex);
4359                         return -ENOMEM;
4360                 }
4361                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4362                 kfree(x);
4363                 mutex_lock(&slab_mutex);
4364                 /* Now make sure this entry will be retried */
4365                 m->count = m->size;
4366                 return 0;
4367         }
4368         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4369                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4370                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4371                 seq_putc(m, '\n');
4372         }
4373
4374         return 0;
4375 }
4376
4377 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4378         .start = slab_start,
4379         .next = slab_next,
4380         .stop = slab_stop,
4381         .show = leaks_show,
4382 };
4383
4384 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4385 {
4386         unsigned long *n;
4387
4388         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4389         if (!n)
4390                 return -ENOMEM;
4391
4392         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4393
4394         return 0;
4395 }
4396
4397 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4398         .open           = slabstats_open,
4399         .read           = seq_read,
4400         .llseek         = seq_lseek,
4401         .release        = seq_release_private,
4402 };
4403 #endif
4404
4405 static int __init slab_proc_init(void)
4406 {
4407 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4408         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4409 #endif
4410         return 0;
4411 }
4412 module_init(slab_proc_init);
4413
4414 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4415 /*
4416  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4417  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4418  * cache's usercopy region.
4419  *
4420  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4421  * to indicate an error.
4422  */
4423 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4424                          bool to_user)
4425 {
4426         struct kmem_cache *cachep;
4427         unsigned int objnr;
4428         unsigned long offset;
4429
4430         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4431
4432         /* Find and validate object. */
4433         cachep = page->slab_cache;
4434         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4435         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4436
4437         /* Find offset within object. */
4438         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4439
4440         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4441         if (offset >= cachep->useroffset &&
4442             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4443             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4444                 return;
4445
4446         /*
4447          * If the copy is still within the allocated object, produce
4448          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4449          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4450          * whitelists.
4451          */
4452         if (usercopy_fallback &&
4453             offset <= cachep->object_size &&
4454             n <= cachep->object_size - offset) {
4455                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4456                 return;
4457         }
4458
4459         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4460 }
4461 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4462
4463 /**
4464  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4465  * @objp: Pointer to the object
4466  *
4467  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4468  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4469  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4470  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4471  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4472  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4473  * must not be freed during the duration of the call.
4474  *
4475  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
4476  */
4477 size_t ksize(const void *objp)
4478 {
4479         size_t size;
4480
4481         BUG_ON(!objp);
4482         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4483                 return 0;
4484
4485         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4486         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4487          * so we need to unpoison this area.
4488          */
4489         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4490
4491         return size;
4492 }
4493 EXPORT_SYMBOL(ksize);