Merge tag 'wireless-drivers-next-for-davem-2018-02-08' of git://git.kernel.org/pub...
[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 /*
410  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
411  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
412  *   we can replace (offset / cache->size) by
413  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
414  */
415 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
416                                         const struct page *page, void *obj)
417 {
418         u32 offset = (obj - page->s_mem);
419         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
420 }
421
422 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
423 /* internal cache of cache description objs */
424 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
425         .batchcount = 1,
426         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
427         .shared = 1,
428         .size = sizeof(struct kmem_cache),
429         .name = "kmem_cache",
430 };
431
432 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
433
434 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
435 {
436         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
437 }
438
439 /*
440  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
441  */
442 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
443                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
444 {
445         unsigned int num;
446         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
447
448         /*
449          * The slab management structure can be either off the slab or
450          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
451          * slab is used for:
452          *
453          * - @buffer_size bytes for each object
454          * - One freelist_idx_t for each object
455          *
456          * We don't need to consider alignment of freelist because
457          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
458          * at the correct alignment.
459          *
460          * If the slab management structure is off the slab, then the
461          * alignment will already be calculated into the size. Because
462          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
463          * correct alignment when allocated.
464          */
465         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
466                 num = slab_size / buffer_size;
467                 *left_over = slab_size % buffer_size;
468         } else {
469                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
470                 *left_over = slab_size %
471                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
472         }
473
474         return num;
475 }
476
477 #if DEBUG
478 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
479
480 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
481                         char *msg)
482 {
483         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
484                function, cachep->name, msg);
485         dump_stack();
486         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
487 }
488 #endif
489
490 /*
491  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
492  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
493  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
494  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
495  * line
496   */
497
498 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
499 static int __init noaliencache_setup(char *s)
500 {
501         use_alien_caches = 0;
502         return 1;
503 }
504 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
505
506 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
507 {
508         get_option(&str, &slab_max_order);
509         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
510                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
511         slab_max_order_set = true;
512
513         return 1;
514 }
515 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
516
517 #ifdef CONFIG_NUMA
518 /*
519  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
520  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
521  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
522  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
523  */
524 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
525
526 static void init_reap_node(int cpu)
527 {
528         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
529                                                     node_online_map);
530 }
531
532 static void next_reap_node(void)
533 {
534         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
535
536         node = next_node_in(node, node_online_map);
537         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
538 }
539
540 #else
541 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
542 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
543 #endif
544
545 /*
546  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
547  * via the workqueue/eventd.
548  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
549  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
550  * lock.
551  */
552 static void start_cpu_timer(int cpu)
553 {
554         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
555
556         if (reap_work->work.func == NULL) {
557                 init_reap_node(cpu);
558                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
559                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
560                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
561         }
562 }
563
564 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
565 {
566         /*
567          * The array_cache structures contain pointers to free object.
568          * However, when such objects are allocated or transferred to another
569          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
570          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
571          * not scan such objects.
572          */
573         kmemleak_no_scan(ac);
574         if (ac) {
575                 ac->avail = 0;
576                 ac->limit = limit;
577                 ac->batchcount = batch;
578                 ac->touched = 0;
579         }
580 }
581
582 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
583                                             int batchcount, gfp_t gfp)
584 {
585         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
586         struct array_cache *ac = NULL;
587
588         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
589         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
590         return ac;
591 }
592
593 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
594                                         struct page *page, void *objp)
595 {
596         struct kmem_cache_node *n;
597         int page_node;
598         LIST_HEAD(list);
599
600         page_node = page_to_nid(page);
601         n = get_node(cachep, page_node);
602
603         spin_lock(&n->list_lock);
604         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
605         spin_unlock(&n->list_lock);
606
607         slabs_destroy(cachep, &list);
608 }
609
610 /*
611  * Transfer objects in one arraycache to another.
612  * Locking must be handled by the caller.
613  *
614  * Return the number of entries transferred.
615  */
616 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
617                 struct array_cache *from, unsigned int max)
618 {
619         /* Figure out how many entries to transfer */
620         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
621
622         if (!nr)
623                 return 0;
624
625         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
626                         sizeof(void *) *nr);
627
628         from->avail -= nr;
629         to->avail += nr;
630         return nr;
631 }
632
633 #ifndef CONFIG_NUMA
634
635 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
636 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
637
638 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
639                                                 int limit, gfp_t gfp)
640 {
641         return NULL;
642 }
643
644 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
645 {
646 }
647
648 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
649 {
650         return 0;
651 }
652
653 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
654                 gfp_t flags)
655 {
656         return NULL;
657 }
658
659 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
660                  gfp_t flags, int nodeid)
661 {
662         return NULL;
663 }
664
665 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
666 {
667         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
668 }
669
670 #else   /* CONFIG_NUMA */
671
672 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
673 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
674
675 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
676                                                 int batch, gfp_t gfp)
677 {
678         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
679         struct alien_cache *alc = NULL;
680
681         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
682         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
683         spin_lock_init(&alc->lock);
684         return alc;
685 }
686
687 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
688 {
689         struct alien_cache **alc_ptr;
690         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
691         int i;
692
693         if (limit > 1)
694                 limit = 12;
695         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
696         if (!alc_ptr)
697                 return NULL;
698
699         for_each_node(i) {
700                 if (i == node || !node_online(i))
701                         continue;
702                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
703                 if (!alc_ptr[i]) {
704                         for (i--; i >= 0; i--)
705                                 kfree(alc_ptr[i]);
706                         kfree(alc_ptr);
707                         return NULL;
708                 }
709         }
710         return alc_ptr;
711 }
712
713 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
714 {
715         int i;
716
717         if (!alc_ptr)
718                 return;
719         for_each_node(i)
720             kfree(alc_ptr[i]);
721         kfree(alc_ptr);
722 }
723
724 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
725                                 struct array_cache *ac, int node,
726                                 struct list_head *list)
727 {
728         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
729
730         if (ac->avail) {
731                 spin_lock(&n->list_lock);
732                 /*
733                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
734                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
735                  * into the free lists and getting them back later.
736                  */
737                 if (n->shared)
738                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
739
740                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
741                 ac->avail = 0;
742                 spin_unlock(&n->list_lock);
743         }
744 }
745
746 /*
747  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
748  */
749 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
750 {
751         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
752
753         if (n->alien) {
754                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
755                 struct array_cache *ac;
756
757                 if (alc) {
758                         ac = &alc->ac;
759                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
760                                 LIST_HEAD(list);
761
762                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
763                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
764                                 slabs_destroy(cachep, &list);
765                         }
766                 }
767         }
768 }
769
770 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
771                                 struct alien_cache **alien)
772 {
773         int i = 0;
774         struct alien_cache *alc;
775         struct array_cache *ac;
776         unsigned long flags;
777
778         for_each_online_node(i) {
779                 alc = alien[i];
780                 if (alc) {
781                         LIST_HEAD(list);
782
783                         ac = &alc->ac;
784                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
785                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
786                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
787                         slabs_destroy(cachep, &list);
788                 }
789         }
790 }
791
792 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
793                                 int node, int page_node)
794 {
795         struct kmem_cache_node *n;
796         struct alien_cache *alien = NULL;
797         struct array_cache *ac;
798         LIST_HEAD(list);
799
800         n = get_node(cachep, node);
801         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
802         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
803                 alien = n->alien[page_node];
804                 ac = &alien->ac;
805                 spin_lock(&alien->lock);
806                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
807                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
808                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
809                 }
810                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
811                 spin_unlock(&alien->lock);
812                 slabs_destroy(cachep, &list);
813         } else {
814                 n = get_node(cachep, page_node);
815                 spin_lock(&n->list_lock);
816                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
817                 spin_unlock(&n->list_lock);
818                 slabs_destroy(cachep, &list);
819         }
820         return 1;
821 }
822
823 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
824 {
825         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
826         int node = numa_mem_id();
827         /*
828          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
829          * cache on this cpu.
830          */
831         if (likely(node == page_node))
832                 return 0;
833
834         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
835 }
836
837 /*
838  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
839  * warn about failures.
840  */
841 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
842 {
843         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
844 }
845 #endif
846
847 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
848 {
849         struct kmem_cache_node *n;
850
851         /*
852          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
853          * begin anything. Make sure some other cpu on this
854          * node has not already allocated this
855          */
856         n = get_node(cachep, node);
857         if (n) {
858                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
859                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
860                                 cachep->num;
861                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
862
863                 return 0;
864         }
865
866         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
867         if (!n)
868                 return -ENOMEM;
869
870         kmem_cache_node_init(n);
871         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
872                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
873
874         n->free_limit =
875                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
876
877         /*
878          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
879          * come and go.  slab_mutex is sufficient
880          * protection here.
881          */
882         cachep->node[node] = n;
883
884         return 0;
885 }
886
887 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
888 /*
889  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
890  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
891  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
892  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
893  * already in use.
894  *
895  * Must hold slab_mutex.
896  */
897 static int init_cache_node_node(int node)
898 {
899         int ret;
900         struct kmem_cache *cachep;
901
902         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
903                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
904                 if (ret)
905                         return ret;
906         }
907
908         return 0;
909 }
910 #endif
911
912 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
913                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
914 {
915         int ret = -ENOMEM;
916         struct kmem_cache_node *n;
917         struct array_cache *old_shared = NULL;
918         struct array_cache *new_shared = NULL;
919         struct alien_cache **new_alien = NULL;
920         LIST_HEAD(list);
921
922         if (use_alien_caches) {
923                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
924                 if (!new_alien)
925                         goto fail;
926         }
927
928         if (cachep->shared) {
929                 new_shared = alloc_arraycache(node,
930                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
931                 if (!new_shared)
932                         goto fail;
933         }
934
935         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
936         if (ret)
937                 goto fail;
938
939         n = get_node(cachep, node);
940         spin_lock_irq(&n->list_lock);
941         if (n->shared && force_change) {
942                 free_block(cachep, n->shared->entry,
943                                 n->shared->avail, node, &list);
944                 n->shared->avail = 0;
945         }
946
947         if (!n->shared || force_change) {
948                 old_shared = n->shared;
949                 n->shared = new_shared;
950                 new_shared = NULL;
951         }
952
953         if (!n->alien) {
954                 n->alien = new_alien;
955                 new_alien = NULL;
956         }
957
958         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
959         slabs_destroy(cachep, &list);
960
961         /*
962          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
963          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
964          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
965          * freed after synchronize_sched().
966          */
967         if (old_shared && force_change)
968                 synchronize_sched();
969
970 fail:
971         kfree(old_shared);
972         kfree(new_shared);
973         free_alien_cache(new_alien);
974
975         return ret;
976 }
977
978 #ifdef CONFIG_SMP
979
980 static void cpuup_canceled(long cpu)
981 {
982         struct kmem_cache *cachep;
983         struct kmem_cache_node *n = NULL;
984         int node = cpu_to_mem(cpu);
985         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
986
987         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
988                 struct array_cache *nc;
989                 struct array_cache *shared;
990                 struct alien_cache **alien;
991                 LIST_HEAD(list);
992
993                 n = get_node(cachep, node);
994                 if (!n)
995                         continue;
996
997                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
998
999                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1000                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1001
1002                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1003                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1004                 if (nc) {
1005                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1006                         nc->avail = 0;
1007                 }
1008
1009                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1010                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1011                         goto free_slab;
1012                 }
1013
1014                 shared = n->shared;
1015                 if (shared) {
1016                         free_block(cachep, shared->entry,
1017                                    shared->avail, node, &list);
1018                         n->shared = NULL;
1019                 }
1020
1021                 alien = n->alien;
1022                 n->alien = NULL;
1023
1024                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1025
1026                 kfree(shared);
1027                 if (alien) {
1028                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1029                         free_alien_cache(alien);
1030                 }
1031
1032 free_slab:
1033                 slabs_destroy(cachep, &list);
1034         }
1035         /*
1036          * In the previous loop, all the objects were freed to
1037          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1038          * shrink each nodelist to its limit.
1039          */
1040         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1041                 n = get_node(cachep, node);
1042                 if (!n)
1043                         continue;
1044                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1045         }
1046 }
1047
1048 static int cpuup_prepare(long cpu)
1049 {
1050         struct kmem_cache *cachep;
1051         int node = cpu_to_mem(cpu);
1052         int err;
1053
1054         /*
1055          * We need to do this right in the beginning since
1056          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1057          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1058          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1059          */
1060         err = init_cache_node_node(node);
1061         if (err < 0)
1062                 goto bad;
1063
1064         /*
1065          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1066          * array caches
1067          */
1068         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1069                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1070                 if (err)
1071                         goto bad;
1072         }
1073
1074         return 0;
1075 bad:
1076         cpuup_canceled(cpu);
1077         return -ENOMEM;
1078 }
1079
1080 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1081 {
1082         int err;
1083
1084         mutex_lock(&slab_mutex);
1085         err = cpuup_prepare(cpu);
1086         mutex_unlock(&slab_mutex);
1087         return err;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1092  * offline.
1093  *
1094  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1095  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1096  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1097  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1098  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1099  */
1100 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1101 {
1102         mutex_lock(&slab_mutex);
1103         cpuup_canceled(cpu);
1104         mutex_unlock(&slab_mutex);
1105         return 0;
1106 }
1107 #endif
1108
1109 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1110 {
1111         start_cpu_timer(cpu);
1112         return 0;
1113 }
1114
1115 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1116 {
1117         /*
1118          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1119          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1120          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1121          * timer.
1122          */
1123         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1124         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1125         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1126         return 0;
1127 }
1128
1129 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1130 /*
1131  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1132  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1133  * removed.
1134  *
1135  * Must hold slab_mutex.
1136  */
1137 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1138 {
1139         struct kmem_cache *cachep;
1140         int ret = 0;
1141
1142         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1143                 struct kmem_cache_node *n;
1144
1145                 n = get_node(cachep, node);
1146                 if (!n)
1147                         continue;
1148
1149                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1150
1151                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1152                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1153                         ret = -EBUSY;
1154                         break;
1155                 }
1156         }
1157         return ret;
1158 }
1159
1160 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1161                                         unsigned long action, void *arg)
1162 {
1163         struct memory_notify *mnb = arg;
1164         int ret = 0;
1165         int nid;
1166
1167         nid = mnb->status_change_nid;
1168         if (nid < 0)
1169                 goto out;
1170
1171         switch (action) {
1172         case MEM_GOING_ONLINE:
1173                 mutex_lock(&slab_mutex);
1174                 ret = init_cache_node_node(nid);
1175                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1176                 break;
1177         case MEM_GOING_OFFLINE:
1178                 mutex_lock(&slab_mutex);
1179                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1180                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1181                 break;
1182         case MEM_ONLINE:
1183         case MEM_OFFLINE:
1184         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1185         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1186                 break;
1187         }
1188 out:
1189         return notifier_from_errno(ret);
1190 }
1191 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1192
1193 /*
1194  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1195  */
1196 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1197                                 int nodeid)
1198 {
1199         struct kmem_cache_node *ptr;
1200
1201         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1202         BUG_ON(!ptr);
1203
1204         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1205         /*
1206          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1207          */
1208         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1209
1210         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1211         cachep->node[nodeid] = ptr;
1212 }
1213
1214 /*
1215  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1216  * size of kmem_cache_node.
1217  */
1218 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1219 {
1220         int node;
1221
1222         for_each_online_node(node) {
1223                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1224                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1225                     REAPTIMEOUT_NODE +
1226                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1232  * before smp_init().
1233  */
1234 void __init kmem_cache_init(void)
1235 {
1236         int i;
1237
1238         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1239                                         sizeof(struct rcu_head));
1240         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1241
1242         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1243                 use_alien_caches = 0;
1244
1245         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1246                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1247
1248         /*
1249          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1250          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1251          * not overridden on the command line.
1252          */
1253         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1254                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1255
1256         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1257          * from caches that do not exist yet:
1258          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1259          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1260          *    kmem_cache is statically allocated.
1261          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1262          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1263          *    array at the end of the bootstrap.
1264          * 2) Create the first kmalloc cache.
1265          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1266          *    An __init data area is used for the head array.
1267          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1268          *    head arrays.
1269          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1270          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1271          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1272          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1273          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1274          */
1275
1276         /* 1) create the kmem_cache */
1277
1278         /*
1279          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1280          */
1281         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1282                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1283                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1284                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1285         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1286         slab_state = PARTIAL;
1287
1288         /*
1289          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1290          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1291          */
1292         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1293                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1294                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1295                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1296         slab_state = PARTIAL_NODE;
1297         setup_kmalloc_cache_index_table();
1298
1299         slab_early_init = 0;
1300
1301         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1302         {
1303                 int nid;
1304
1305                 for_each_online_node(nid) {
1306                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1307
1308                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1309                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1310                 }
1311         }
1312
1313         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1314 }
1315
1316 void __init kmem_cache_init_late(void)
1317 {
1318         struct kmem_cache *cachep;
1319
1320         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1321         mutex_lock(&slab_mutex);
1322         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1323                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1324                         BUG();
1325         mutex_unlock(&slab_mutex);
1326
1327         /* Done! */
1328         slab_state = FULL;
1329
1330 #ifdef CONFIG_NUMA
1331         /*
1332          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1333          * node.
1334          */
1335         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1336 #endif
1337
1338         /*
1339          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1340          * of the kernel is not yet operational.
1341          */
1342 }
1343
1344 static int __init cpucache_init(void)
1345 {
1346         int ret;
1347
1348         /*
1349          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1350          */
1351         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1352                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1353         WARN_ON(ret < 0);
1354
1355         return 0;
1356 }
1357 __initcall(cpucache_init);
1358
1359 static noinline void
1360 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1361 {
1362 #if DEBUG
1363         struct kmem_cache_node *n;
1364         unsigned long flags;
1365         int node;
1366         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1367                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1368
1369         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1370                 return;
1371
1372         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1373                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1374         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1375                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1376
1377         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1378                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1379
1380                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1381                 total_slabs = n->total_slabs;
1382                 free_slabs = n->free_slabs;
1383                 free_objs = n->free_objects;
1384                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1385
1386                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1387                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1388                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1389                         total_slabs * cachep->num);
1390         }
1391 #endif
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1396  * kmem_cache_node ->list_lock.
1397  *
1398  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1399  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1400  * would be relatively rare and ignorable.
1401  */
1402 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1403                                                                 int nodeid)
1404 {
1405         struct page *page;
1406         int nr_pages;
1407
1408         flags |= cachep->allocflags;
1409
1410         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1411         if (!page) {
1412                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1413                 return NULL;
1414         }
1415
1416         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1417                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1418                 return NULL;
1419         }
1420
1421         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1422         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1423                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1424         else
1425                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1426
1427         __SetPageSlab(page);
1428         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1429         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1430                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1431
1432         return page;
1433 }
1434
1435 /*
1436  * Interface to system's page release.
1437  */
1438 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1439 {
1440         int order = cachep->gfporder;
1441         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1442
1443         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1444                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1445         else
1446                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1447
1448         BUG_ON(!PageSlab(page));
1449         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1450         __ClearPageSlab(page);
1451         page_mapcount_reset(page);
1452         page->mapping = NULL;
1453
1454         if (current->reclaim_state)
1455                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1456         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1457         __free_pages(page, order);
1458 }
1459
1460 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1461 {
1462         struct kmem_cache *cachep;
1463         struct page *page;
1464
1465         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1466         cachep = page->slab_cache;
1467
1468         kmem_freepages(cachep, page);
1469 }
1470
1471 #if DEBUG
1472 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1473 {
1474         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1475                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1476                 return true;
1477
1478         return false;
1479 }
1480
1481 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1482 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1483                             unsigned long caller)
1484 {
1485         int size = cachep->object_size;
1486
1487         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1488
1489         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1490                 return;
1491
1492         *addr++ = 0x12345678;
1493         *addr++ = caller;
1494         *addr++ = smp_processor_id();
1495         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1496         {
1497                 unsigned long *sptr = &caller;
1498                 unsigned long svalue;
1499
1500                 while (!kstack_end(sptr)) {
1501                         svalue = *sptr++;
1502                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1503                                 *addr++ = svalue;
1504                                 size -= sizeof(unsigned long);
1505                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1506                                         break;
1507                         }
1508                 }
1509
1510         }
1511         *addr++ = 0x87654321;
1512 }
1513
1514 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1515                                 int map, unsigned long caller)
1516 {
1517         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1518                 return;
1519
1520         if (caller)
1521                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1522
1523         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1524 }
1525
1526 #else
1527 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1528                                 int map, unsigned long caller) {}
1529
1530 #endif
1531
1532 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1533 {
1534         int size = cachep->object_size;
1535         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1536
1537         memset(addr, val, size);
1538         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1539 }
1540
1541 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1542 {
1543         int i;
1544         unsigned char error = 0;
1545         int bad_count = 0;
1546
1547         pr_err("%03x: ", offset);
1548         for (i = 0; i < limit; i++) {
1549                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1550                         error = data[offset + i];
1551                         bad_count++;
1552                 }
1553         }
1554         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1555                         &data[offset], limit, 1);
1556
1557         if (bad_count == 1) {
1558                 error ^= POISON_FREE;
1559                 if (!(error & (error - 1))) {
1560                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1561 #ifdef CONFIG_X86
1562                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1563 #else
1564                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1565 #endif
1566                 }
1567         }
1568 }
1569 #endif
1570
1571 #if DEBUG
1572
1573 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1574 {
1575         int i, size;
1576         char *realobj;
1577
1578         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1579                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1580                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1581                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1582         }
1583
1584         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1585                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1586         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1587         size = cachep->object_size;
1588         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1589                 int limit;
1590                 limit = 16;
1591                 if (i + limit > size)
1592                         limit = size - i;
1593                 dump_line(realobj, i, limit);
1594         }
1595 }
1596
1597 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1598 {
1599         char *realobj;
1600         int size, i;
1601         int lines = 0;
1602
1603         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1604                 return;
1605
1606         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1607         size = cachep->object_size;
1608
1609         for (i = 0; i < size; i++) {
1610                 char exp = POISON_FREE;
1611                 if (i == size - 1)
1612                         exp = POISON_END;
1613                 if (realobj[i] != exp) {
1614                         int limit;
1615                         /* Mismatch ! */
1616                         /* Print header */
1617                         if (lines == 0) {
1618                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1619                                        print_tainted(), cachep->name,
1620                                        realobj, size);
1621                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1622                         }
1623                         /* Hexdump the affected line */
1624                         i = (i / 16) * 16;
1625                         limit = 16;
1626                         if (i + limit > size)
1627                                 limit = size - i;
1628                         dump_line(realobj, i, limit);
1629                         i += 16;
1630                         lines++;
1631                         /* Limit to 5 lines */
1632                         if (lines > 5)
1633                                 break;
1634                 }
1635         }
1636         if (lines != 0) {
1637                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1638                  * exist:
1639                  */
1640                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1641                 unsigned int objnr;
1642
1643                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1644                 if (objnr) {
1645                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1646                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1647                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1648                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1649                 }
1650                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1651                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1652                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1653                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1654                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1655                 }
1656         }
1657 }
1658 #endif
1659
1660 #if DEBUG
1661 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1662                                                 struct page *page)
1663 {
1664         int i;
1665
1666         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1667                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1668                         POISON_FREE);
1669         }
1670
1671         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1672                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1673
1674                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1675                         check_poison_obj(cachep, objp);
1676                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1677                 }
1678                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1679                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1680                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1681                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1682                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1683                 }
1684         }
1685 }
1686 #else
1687 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1688                                                 struct page *page)
1689 {
1690 }
1691 #endif
1692
1693 /**
1694  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1695  * @cachep: cache pointer being destroyed
1696  * @page: page pointer being destroyed
1697  *
1698  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1699  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1700  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1701  */
1702 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1703 {
1704         void *freelist;
1705
1706         freelist = page->freelist;
1707         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1708         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1709                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1710         else
1711                 kmem_freepages(cachep, page);
1712
1713         /*
1714          * From now on, we don't use freelist
1715          * although actual page can be freed in rcu context
1716          */
1717         if (OFF_SLAB(cachep))
1718                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1719 }
1720
1721 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1722 {
1723         struct page *page, *n;
1724
1725         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1726                 list_del(&page->lru);
1727                 slab_destroy(cachep, page);
1728         }
1729 }
1730
1731 /**
1732  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1733  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1734  * @size: size of objects to be created in this cache.
1735  * @flags: slab allocation flags
1736  *
1737  * Also calculates the number of objects per slab.
1738  *
1739  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1740  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1741  * towards high-order requests, this should be changed.
1742  */
1743 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1744                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1745 {
1746         size_t left_over = 0;
1747         int gfporder;
1748
1749         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1750                 unsigned int num;
1751                 size_t remainder;
1752
1753                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1754                 if (!num)
1755                         continue;
1756
1757                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1758                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1759                         break;
1760
1761                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1762                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1763                         size_t freelist_size;
1764
1765                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1766                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1767                         if (!freelist_cache)
1768                                 continue;
1769
1770                         /*
1771                          * Needed to avoid possible looping condition
1772                          * in cache_grow_begin()
1773                          */
1774                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1775                                 continue;
1776
1777                         /* check if off slab has enough benefit */
1778                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1779                                 continue;
1780                 }
1781
1782                 /* Found something acceptable - save it away */
1783                 cachep->num = num;
1784                 cachep->gfporder = gfporder;
1785                 left_over = remainder;
1786
1787                 /*
1788                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1789                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1790                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1791                  */
1792                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1793                         break;
1794
1795                 /*
1796                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1797                  * currently bad for the gfp()s.
1798                  */
1799                 if (gfporder >= slab_max_order)
1800                         break;
1801
1802                 /*
1803                  * Acceptable internal fragmentation?
1804                  */
1805                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1806                         break;
1807         }
1808         return left_over;
1809 }
1810
1811 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1812                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1813 {
1814         int cpu;
1815         size_t size;
1816         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1817
1818         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1819         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1820
1821         if (!cpu_cache)
1822                 return NULL;
1823
1824         for_each_possible_cpu(cpu) {
1825                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1826                                 entries, batchcount);
1827         }
1828
1829         return cpu_cache;
1830 }
1831
1832 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1833 {
1834         if (slab_state >= FULL)
1835                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1836
1837         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1838         if (!cachep->cpu_cache)
1839                 return 1;
1840
1841         if (slab_state == DOWN) {
1842                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1843                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1844         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1845                 /* For kmem_cache_node */
1846                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1847         } else {
1848                 int node;
1849
1850                 for_each_online_node(node) {
1851                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1852                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1853                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1854                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1855                 }
1856         }
1857
1858         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1859                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1860                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1861
1862         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1863         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1864         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1865         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1866         cachep->batchcount = 1;
1867         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1868         return 0;
1869 }
1870
1871 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1872         slab_flags_t flags, const char *name,
1873         void (*ctor)(void *))
1874 {
1875         return flags;
1876 }
1877
1878 struct kmem_cache *
1879 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1880                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1881 {
1882         struct kmem_cache *cachep;
1883
1884         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1885         if (cachep) {
1886                 cachep->refcount++;
1887
1888                 /*
1889                  * Adjust the object sizes so that we clear
1890                  * the complete object on kzalloc.
1891                  */
1892                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1893         }
1894         return cachep;
1895 }
1896
1897 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1898                         size_t size, slab_flags_t flags)
1899 {
1900         size_t left;
1901
1902         cachep->num = 0;
1903
1904         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1905                 return false;
1906
1907         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1908                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1909         if (!cachep->num)
1910                 return false;
1911
1912         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1913                 return false;
1914
1915         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1916
1917         return true;
1918 }
1919
1920 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1921                         size_t size, slab_flags_t flags)
1922 {
1923         size_t left;
1924
1925         cachep->num = 0;
1926
1927         /*
1928          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1929          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1930          */
1931         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1932                 return false;
1933
1934         /*
1935          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1936          * off-slab (should allow better packing of objs).
1937          */
1938         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1939         if (!cachep->num)
1940                 return false;
1941
1942         /*
1943          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1944          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1945          */
1946         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1947                 return false;
1948
1949         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1950
1951         return true;
1952 }
1953
1954 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1955                         size_t size, slab_flags_t flags)
1956 {
1957         size_t left;
1958
1959         cachep->num = 0;
1960
1961         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1962         if (!cachep->num)
1963                 return false;
1964
1965         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1966
1967         return true;
1968 }
1969
1970 /**
1971  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1972  * @cachep: cache management descriptor
1973  * @flags: SLAB flags
1974  *
1975  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1976  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1977  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1978  *
1979  * The flags are
1980  *
1981  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1982  * to catch references to uninitialised memory.
1983  *
1984  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1985  * for buffer overruns.
1986  *
1987  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1988  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1989  * as davem.
1990  */
1991 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1992 {
1993         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1994         gfp_t gfp;
1995         int err;
1996         size_t size = cachep->size;
1997
1998 #if DEBUG
1999 #if FORCED_DEBUG
2000         /*
2001          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2002          * large objects, if the increased size would increase the object size
2003          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2004          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2005          */
2006         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2007                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2008                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2009         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2010                 flags |= SLAB_POISON;
2011 #endif
2012 #endif
2013
2014         /*
2015          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2016          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2017          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2018          */
2019         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2020
2021         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2022                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2023                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2024                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2025                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2026         }
2027
2028         /* 3) caller mandated alignment */
2029         if (ralign < cachep->align) {
2030                 ralign = cachep->align;
2031         }
2032         /* disable debug if necessary */
2033         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2034                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2035         /*
2036          * 4) Store it.
2037          */
2038         cachep->align = ralign;
2039         cachep->colour_off = cache_line_size();
2040         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2041         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2042                 cachep->colour_off = cachep->align;
2043
2044         if (slab_is_available())
2045                 gfp = GFP_KERNEL;
2046         else
2047                 gfp = GFP_NOWAIT;
2048
2049 #if DEBUG
2050
2051         /*
2052          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2053          * into align above.
2054          */
2055         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2056                 /* add space for red zone words */
2057                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2058                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2059         }
2060         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2061                 /* user store requires one word storage behind the end of
2062                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2063                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2064                  */
2065                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2066                         size += REDZONE_ALIGN;
2067                 else
2068                         size += BYTES_PER_WORD;
2069         }
2070 #endif
2071
2072         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2073
2074         size = ALIGN(size, cachep->align);
2075         /*
2076          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2077          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2078          */
2079         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2080                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2081
2082 #if DEBUG
2083         /*
2084          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2085          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2086          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2087          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2088          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2089          */
2090         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2091                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2092                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2093                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2094
2095                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2096                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2097                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2098                                 size = tmp_size;
2099                                 goto done;
2100                         }
2101                 }
2102         }
2103 #endif
2104
2105         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2106                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2107                 goto done;
2108         }
2109
2110         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2111                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2112                 goto done;
2113         }
2114
2115         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2116                 goto done;
2117
2118         return -E2BIG;
2119
2120 done:
2121         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2122         cachep->flags = flags;
2123         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2124         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2125                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2126         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2127                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2128         cachep->size = size;
2129         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2130
2131 #if DEBUG
2132         /*
2133          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2134          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2135          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2136          */
2137         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2138                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2139                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2140                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2141 #endif
2142
2143         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2144                 cachep->freelist_cache =
2145                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2146         }
2147
2148         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2149         if (err) {
2150                 __kmem_cache_release(cachep);
2151                 return err;
2152         }
2153
2154         return 0;
2155 }
2156
2157 #if DEBUG
2158 static void check_irq_off(void)
2159 {
2160         BUG_ON(!irqs_disabled());
2161 }
2162
2163 static void check_irq_on(void)
2164 {
2165         BUG_ON(irqs_disabled());
2166 }
2167
2168 static void check_mutex_acquired(void)
2169 {
2170         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2171 }
2172
2173 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2174 {
2175 #ifdef CONFIG_SMP
2176         check_irq_off();
2177         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2178 #endif
2179 }
2180
2181 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2182 {
2183 #ifdef CONFIG_SMP
2184         check_irq_off();
2185         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2186 #endif
2187 }
2188
2189 #else
2190 #define check_irq_off() do { } while(0)
2191 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2192 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2193 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2194 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2195 #endif
2196
2197 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2198                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2199 {
2200         int tofree;
2201
2202         if (!ac || !ac->avail)
2203                 return;
2204
2205         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2206         if (tofree > ac->avail)
2207                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2208
2209         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2210         ac->avail -= tofree;
2211         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2212 }
2213
2214 static void do_drain(void *arg)
2215 {
2216         struct kmem_cache *cachep = arg;
2217         struct array_cache *ac;
2218         int node = numa_mem_id();
2219         struct kmem_cache_node *n;
2220         LIST_HEAD(list);
2221
2222         check_irq_off();
2223         ac = cpu_cache_get(cachep);
2224         n = get_node(cachep, node);
2225         spin_lock(&n->list_lock);
2226         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2227         spin_unlock(&n->list_lock);
2228         slabs_destroy(cachep, &list);
2229         ac->avail = 0;
2230 }
2231
2232 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2233 {
2234         struct kmem_cache_node *n;
2235         int node;
2236         LIST_HEAD(list);
2237
2238         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2239         check_irq_on();
2240         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2241                 if (n->alien)
2242                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2243
2244         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2245                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2246                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2247                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2248
2249                 slabs_destroy(cachep, &list);
2250         }
2251 }
2252
2253 /*
2254  * Remove slabs from the list of free slabs.
2255  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2256  *
2257  * Returns the actual number of slabs released.
2258  */
2259 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2260                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2261 {
2262         struct list_head *p;
2263         int nr_freed;
2264         struct page *page;
2265
2266         nr_freed = 0;
2267         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2268
2269                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2270                 p = n->slabs_free.prev;
2271                 if (p == &n->slabs_free) {
2272                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2273                         goto out;
2274                 }
2275
2276                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2277                 list_del(&page->lru);
2278                 n->free_slabs--;
2279                 n->total_slabs--;
2280                 /*
2281                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2282                  * to the cache.
2283                  */
2284                 n->free_objects -= cache->num;
2285                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2286                 slab_destroy(cache, page);
2287                 nr_freed++;
2288         }
2289 out:
2290         return nr_freed;
2291 }
2292
2293 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2294 {
2295         int ret = 0;
2296         int node;
2297         struct kmem_cache_node *n;
2298
2299         drain_cpu_caches(cachep);
2300
2301         check_irq_on();
2302         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2303                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2304
2305                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2306                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2307         }
2308         return (ret ? 1 : 0);
2309 }
2310
2311 #ifdef CONFIG_MEMCG
2312 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2313 {
2314         __kmem_cache_shrink(cachep);
2315 }
2316 #endif
2317
2318 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2319 {
2320         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2321 }
2322
2323 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2324 {
2325         int i;
2326         struct kmem_cache_node *n;
2327
2328         cache_random_seq_destroy(cachep);
2329
2330         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2331
2332         /* NUMA: free the node structures */
2333         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2334                 kfree(n->shared);
2335                 free_alien_cache(n->alien);
2336                 kfree(n);
2337                 cachep->node[i] = NULL;
2338         }
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Get the memory for a slab management obj.
2343  *
2344  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2345  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2346  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2347  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2348  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2349  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2350  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2351  *
2352  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2353  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2354  */
2355 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2356                                    struct page *page, int colour_off,
2357                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2358 {
2359         void *freelist;
2360         void *addr = page_address(page);
2361
2362         page->s_mem = addr + colour_off;
2363         page->active = 0;
2364
2365         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2366                 freelist = NULL;
2367         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2368                 /* Slab management obj is off-slab. */
2369                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2370                                               local_flags, nodeid);
2371                 if (!freelist)
2372                         return NULL;
2373         } else {
2374                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2375                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2376                                 cachep->freelist_size;
2377         }
2378
2379         return freelist;
2380 }
2381
2382 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2383 {
2384         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2385 }
2386
2387 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2388                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2389 {
2390         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2391 }
2392
2393 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2394 {
2395 #if DEBUG
2396         int i;
2397
2398         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2399                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2400
2401                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2402                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2403
2404                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2405                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2406                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2407                 }
2408                 /*
2409                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2410                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2411                  * They must also be threaded.
2412                  */
2413                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2414                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2415                                                    objp + obj_offset(cachep));
2416                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2417                         kasan_poison_object_data(
2418                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2419                 }
2420
2421                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2422                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2423                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2424                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2425                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2426                 }
2427                 /* need to poison the objs? */
2428                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2429                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2430                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2431                 }
2432         }
2433 #endif
2434 }
2435
2436 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2437 /* Hold information during a freelist initialization */
2438 union freelist_init_state {
2439         struct {
2440                 unsigned int pos;
2441                 unsigned int *list;
2442                 unsigned int count;
2443         };
2444         struct rnd_state rnd_state;
2445 };
2446
2447 /*
2448  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2449  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2450  */
2451 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2452                                 struct kmem_cache *cachep,
2453                                 unsigned int count)
2454 {
2455         bool ret;
2456         unsigned int rand;
2457
2458         /* Use best entropy available to define a random shift */
2459         rand = get_random_int();
2460
2461         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2462         if (!cachep->random_seq) {
2463                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2464                 ret = false;
2465         } else {
2466                 state->list = cachep->random_seq;
2467                 state->count = count;
2468                 state->pos = rand % count;
2469                 ret = true;
2470         }
2471         return ret;
2472 }
2473
2474 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2475 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2476 {
2477         if (state->pos >= state->count)
2478                 state->pos = 0;
2479         return state->list[state->pos++];
2480 }
2481
2482 /* Swap two freelist entries */
2483 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2484 {
2485         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2486                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2491  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2492  */
2493 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2494 {
2495         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2496         union freelist_init_state state;
2497         bool precomputed;
2498
2499         if (count < 2)
2500                 return false;
2501
2502         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2503
2504         /* Take a random entry as the objfreelist */
2505         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2506                 if (!precomputed)
2507                         objfreelist = count - 1;
2508                 else
2509                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2510                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2511                                                 obj_offset(cachep);
2512                 count--;
2513         }
2514
2515         /*
2516          * On early boot, generate the list dynamically.
2517          * Later use a pre-computed list for speed.
2518          */
2519         if (!precomputed) {
2520                 for (i = 0; i < count; i++)
2521                         set_free_obj(page, i, i);
2522
2523                 /* Fisher-Yates shuffle */
2524                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2525                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2526                         rand %= (i + 1);
2527                         swap_free_obj(page, i, rand);
2528                 }
2529         } else {
2530                 for (i = 0; i < count; i++)
2531                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2532         }
2533
2534         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2535                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2536
2537         return true;
2538 }
2539 #else
2540 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2541                                 struct page *page)
2542 {
2543         return false;
2544 }
2545 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2546
2547 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2548                             struct page *page)
2549 {
2550         int i;
2551         void *objp;
2552         bool shuffled;
2553
2554         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2555
2556         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2557         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2558
2559         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2560                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2561                                                 obj_offset(cachep);
2562         }
2563
2564         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2565                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2566                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2567
2568                 /* constructor could break poison info */
2569                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2570                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2571                         cachep->ctor(objp);
2572                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2573                 }
2574
2575                 if (!shuffled)
2576                         set_free_obj(page, i, i);
2577         }
2578 }
2579
2580 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2581 {
2582         void *objp;
2583
2584         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2585         page->active++;
2586
2587 #if DEBUG
2588         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2589                 set_store_user_dirty(cachep);
2590 #endif
2591
2592         return objp;
2593 }
2594
2595 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2596                         struct page *page, void *objp)
2597 {
2598         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2599 #if DEBUG
2600         unsigned int i;
2601
2602         /* Verify double free bug */
2603         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2604                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2605                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2606                                cachep->name, objp);
2607                         BUG();
2608                 }
2609         }
2610 #endif
2611         page->active--;
2612         if (!page->freelist)
2613                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2614
2615         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2616 }
2617
2618 /*
2619  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2620  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2621  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2622  */
2623 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2624                            void *freelist)
2625 {
2626         page->slab_cache = cache;
2627         page->freelist = freelist;
2628 }
2629
2630 /*
2631  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2632  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2633  */
2634 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2635                                 gfp_t flags, int nodeid)
2636 {
2637         void *freelist;
2638         size_t offset;
2639         gfp_t local_flags;
2640         int page_node;
2641         struct kmem_cache_node *n;
2642         struct page *page;
2643
2644         /*
2645          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2646          * critical path in kmem_cache_alloc().
2647          */
2648         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2649                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2650                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2651                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2652                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2653                 dump_stack();
2654         }
2655         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2656
2657         check_irq_off();
2658         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2659                 local_irq_enable();
2660
2661         /*
2662          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2663          * 'nodeid'.
2664          */
2665         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2666         if (!page)
2667                 goto failed;
2668
2669         page_node = page_to_nid(page);
2670         n = get_node(cachep, page_node);
2671
2672         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2673         n->colour_next++;
2674         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2675                 n->colour_next = 0;
2676
2677         offset = n->colour_next;
2678         if (offset >= cachep->colour)
2679                 offset = 0;
2680
2681         offset *= cachep->colour_off;
2682
2683         /* Get slab management. */
2684         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2685                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2686         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2687                 goto opps1;
2688
2689         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2690
2691         kasan_poison_slab(page);
2692         cache_init_objs(cachep, page);
2693
2694         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2695                 local_irq_disable();
2696
2697         return page;
2698
2699 opps1:
2700         kmem_freepages(cachep, page);
2701 failed:
2702         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2703                 local_irq_disable();
2704         return NULL;
2705 }
2706
2707 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2708 {
2709         struct kmem_cache_node *n;
2710         void *list = NULL;
2711
2712         check_irq_off();
2713
2714         if (!page)
2715                 return;
2716
2717         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2718         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2719
2720         spin_lock(&n->list_lock);
2721         n->total_slabs++;
2722         if (!page->active) {
2723                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2724                 n->free_slabs++;
2725         } else
2726                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2727
2728         STATS_INC_GROWN(cachep);
2729         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2730         spin_unlock(&n->list_lock);
2731
2732         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2733 }
2734
2735 #if DEBUG
2736
2737 /*
2738  * Perform extra freeing checks:
2739  * - detect bad pointers.
2740  * - POISON/RED_ZONE checking
2741  */
2742 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2743 {
2744         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2745                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2746                        (unsigned long)objp);
2747                 BUG();
2748         }
2749 }
2750
2751 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2752 {
2753         unsigned long long redzone1, redzone2;
2754
2755         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2756         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2757
2758         /*
2759          * Redzone is ok.
2760          */
2761         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2762                 return;
2763
2764         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2765                 slab_error(cache, "double free detected");
2766         else
2767                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2768
2769         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2770                obj, redzone1, redzone2);
2771 }
2772
2773 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2774                                    unsigned long caller)
2775 {
2776         unsigned int objnr;
2777         struct page *page;
2778
2779         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2780
2781         objp -= obj_offset(cachep);
2782         kfree_debugcheck(objp);
2783         page = virt_to_head_page(objp);
2784
2785         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2786                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2787                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2788                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2789         }
2790         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2791                 set_store_user_dirty(cachep);
2792                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2793         }
2794
2795         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2796
2797         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2798         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2799
2800         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2801                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2802                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2803         }
2804         return objp;
2805 }
2806
2807 #else
2808 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2809 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2810 #endif
2811
2812 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2813                                                 void **list)
2814 {
2815 #if DEBUG
2816         void *next = *list;
2817         void *objp;
2818
2819         while (next) {
2820                 objp = next - obj_offset(cachep);
2821                 next = *(void **)next;
2822                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2823         }
2824 #endif
2825 }
2826
2827 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2828                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2829                                 void **list)
2830 {
2831         /* move slabp to correct slabp list: */
2832         list_del(&page->lru);
2833         if (page->active == cachep->num) {
2834                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2835                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2836 #if DEBUG
2837                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2838                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2839                                 void **objp = page->freelist;
2840
2841                                 *objp = *list;
2842                                 *list = objp;
2843                         }
2844 #endif
2845                         page->freelist = NULL;
2846                 }
2847         } else
2848                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2849 }
2850
2851 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2852 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2853                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2854 {
2855         if (!page)
2856                 return NULL;
2857
2858         if (pfmemalloc)
2859                 return page;
2860
2861         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2862                 return page;
2863
2864         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2865         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2866                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2867                 return page;
2868         }
2869
2870         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2871         list_del(&page->lru);
2872         if (!page->active) {
2873                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2874                 n->free_slabs++;
2875         } else
2876                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2877
2878         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2879                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2880                         return page;
2881         }
2882
2883         n->free_touched = 1;
2884         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2885                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2886                         n->free_slabs--;
2887                         return page;
2888                 }
2889         }
2890
2891         return NULL;
2892 }
2893
2894 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2895 {
2896         struct page *page;
2897
2898         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2899         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2900         if (!page) {
2901                 n->free_touched = 1;
2902                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2903                                                 lru);
2904                 if (page)
2905                         n->free_slabs--;
2906         }
2907
2908         if (sk_memalloc_socks())
2909                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2910
2911         return page;
2912 }
2913
2914 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2915                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2916 {
2917         struct page *page;
2918         void *obj;
2919         void *list = NULL;
2920
2921         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2922                 return NULL;
2923
2924         spin_lock(&n->list_lock);
2925         page = get_first_slab(n, true);
2926         if (!page) {
2927                 spin_unlock(&n->list_lock);
2928                 return NULL;
2929         }
2930
2931         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2932         n->free_objects--;
2933
2934         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2935
2936         spin_unlock(&n->list_lock);
2937         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2938
2939         return obj;
2940 }
2941
2942 /*
2943  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2944  * or cache_grow_end() for new slab
2945  */
2946 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2947                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2948 {
2949         /*
2950          * There must be at least one object available for
2951          * allocation.
2952          */
2953         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2954
2955         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2956                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2957                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2958                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2959
2960                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2961         }
2962
2963         return batchcount;
2964 }
2965
2966 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2967 {
2968         int batchcount;
2969         struct kmem_cache_node *n;
2970         struct array_cache *ac, *shared;
2971         int node;
2972         void *list = NULL;
2973         struct page *page;
2974
2975         check_irq_off();
2976         node = numa_mem_id();
2977
2978         ac = cpu_cache_get(cachep);
2979         batchcount = ac->batchcount;
2980         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2981                 /*
2982                  * If there was little recent activity on this cache, then
2983                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2984                  * refill bouncing.
2985                  */
2986                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2987         }
2988         n = get_node(cachep, node);
2989
2990         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2991         shared = READ_ONCE(n->shared);
2992         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2993                 goto direct_grow;
2994
2995         spin_lock(&n->list_lock);
2996         shared = READ_ONCE(n->shared);
2997
2998         /* See if we can refill from the shared array */
2999         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3000                 shared->touched = 1;
3001                 goto alloc_done;
3002         }
3003
3004         while (batchcount > 0) {
3005                 /* Get slab alloc is to come from. */
3006                 page = get_first_slab(n, false);
3007                 if (!page)
3008                         goto must_grow;
3009
3010                 check_spinlock_acquired(cachep);
3011
3012                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3013                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3014         }
3015
3016 must_grow:
3017         n->free_objects -= ac->avail;
3018 alloc_done:
3019         spin_unlock(&n->list_lock);
3020         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3021
3022 direct_grow:
3023         if (unlikely(!ac->avail)) {
3024                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3025                 if (sk_memalloc_socks()) {
3026                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3027
3028                         if (obj)
3029                                 return obj;
3030                 }
3031
3032                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3033
3034                 /*
3035                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3036                  * then ac could change.
3037                  */
3038                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3039                 if (!ac->avail && page)
3040                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3041                 cache_grow_end(cachep, page);
3042
3043                 if (!ac->avail)
3044                         return NULL;
3045         }
3046         ac->touched = 1;
3047
3048         return ac->entry[--ac->avail];
3049 }
3050
3051 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3052                                                 gfp_t flags)
3053 {
3054         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3055 }
3056
3057 #if DEBUG
3058 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3059                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3060 {
3061         if (!objp)
3062                 return objp;
3063         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3064                 check_poison_obj(cachep, objp);
3065                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3066                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3067         }
3068         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3069                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3070
3071         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3072                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3073                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3074                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3075                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3076                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3077                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3078                 }
3079                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3080                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3081         }
3082
3083         objp += obj_offset(cachep);
3084         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3085                 cachep->ctor(objp);
3086         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3087             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3088                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3089                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3090         }
3091         return objp;
3092 }
3093 #else
3094 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3095 #endif
3096
3097 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3098 {
3099         void *objp;
3100         struct array_cache *ac;
3101
3102         check_irq_off();
3103
3104         ac = cpu_cache_get(cachep);
3105         if (likely(ac->avail)) {
3106                 ac->touched = 1;
3107                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3108
3109                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3110                 goto out;
3111         }
3112
3113         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3114         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3115         /*
3116          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3117          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3118          */
3119         ac = cpu_cache_get(cachep);
3120
3121 out:
3122         /*
3123          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3124          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3125          * treat the array pointers as a reference to the object.
3126          */
3127         if (objp)
3128                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3129         return objp;
3130 }
3131
3132 #ifdef CONFIG_NUMA
3133 /*
3134  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3135  *
3136  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3137  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3138  */
3139 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3140 {
3141         int nid_alloc, nid_here;
3142
3143         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3144                 return NULL;
3145         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3146         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3147                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3148         else if (current->mempolicy)
3149                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3150         if (nid_alloc != nid_here)
3151                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3152         return NULL;
3153 }
3154
3155 /*
3156  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3157  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3158  * available node for available objects. If that fails then we
3159  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3160  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3161  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3162  */
3163 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3164 {
3165         struct zonelist *zonelist;
3166         struct zoneref *z;
3167         struct zone *zone;
3168         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3169         void *obj = NULL;
3170         struct page *page;
3171         int nid;
3172         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3173
3174         if (flags & __GFP_THISNODE)
3175                 return NULL;
3176
3177 retry_cpuset:
3178         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3179         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3180
3181 retry:
3182         /*
3183          * Look through allowed nodes for objects available
3184          * from existing per node queues.
3185          */
3186         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3187                 nid = zone_to_nid(zone);
3188
3189                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3190                         get_node(cache, nid) &&
3191                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3192                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3193                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3194                                 if (obj)
3195                                         break;
3196                 }
3197         }
3198
3199         if (!obj) {
3200                 /*
3201                  * This allocation will be performed within the constraints
3202                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3203                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3204                  * set and go into memory reserves if necessary.
3205                  */
3206                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3207                 cache_grow_end(cache, page);
3208                 if (page) {
3209                         nid = page_to_nid(page);
3210                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3211                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3212
3213                         /*
3214                          * Another processor may allocate the objects in
3215                          * the slab since we are not holding any locks.
3216                          */
3217                         if (!obj)
3218                                 goto retry;
3219                 }
3220         }
3221
3222         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3223                 goto retry_cpuset;
3224         return obj;
3225 }
3226
3227 /*
3228  * A interface to enable slab creation on nodeid
3229  */
3230 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3231                                 int nodeid)
3232 {
3233         struct page *page;
3234         struct kmem_cache_node *n;
3235         void *obj = NULL;
3236         void *list = NULL;
3237
3238         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3239         n = get_node(cachep, nodeid);
3240         BUG_ON(!n);
3241
3242         check_irq_off();
3243         spin_lock(&n->list_lock);
3244         page = get_first_slab(n, false);
3245         if (!page)
3246                 goto must_grow;
3247
3248         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3249
3250         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3251         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3252         STATS_SET_HIGH(cachep);
3253
3254         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3255
3256         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3257         n->free_objects--;
3258
3259         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3260
3261         spin_unlock(&n->list_lock);
3262         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3263         return obj;
3264
3265 must_grow:
3266         spin_unlock(&n->list_lock);
3267         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3268         if (page) {
3269                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3270                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3271         }
3272         cache_grow_end(cachep, page);
3273
3274         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3275 }
3276
3277 static __always_inline void *
3278 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3279                    unsigned long caller)
3280 {
3281         unsigned long save_flags;
3282         void *ptr;
3283         int slab_node = numa_mem_id();
3284
3285         flags &= gfp_allowed_mask;
3286         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3287         if (unlikely(!cachep))
3288                 return NULL;
3289
3290         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3291         local_irq_save(save_flags);
3292
3293         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3294                 nodeid = slab_node;
3295
3296         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3297                 /* Node not bootstrapped yet */
3298                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3299                 goto out;
3300         }
3301
3302         if (nodeid == slab_node) {
3303                 /*
3304                  * Use the locally cached objects if possible.
3305                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3306                  * to other nodes. It may fail while we still have
3307                  * objects on other nodes available.
3308                  */
3309                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3310                 if (ptr)
3311                         goto out;
3312         }
3313         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3314         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3315   out:
3316         local_irq_restore(save_flags);
3317         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3318
3319         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3320                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3321
3322         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3323         return ptr;
3324 }
3325
3326 static __always_inline void *
3327 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3328 {
3329         void *objp;
3330
3331         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3332                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3333                 if (objp)
3334                         goto out;
3335         }
3336         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3337
3338         /*
3339          * We may just have run out of memory on the local node.
3340          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3341          */
3342         if (!objp)
3343                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3344
3345   out:
3346         return objp;
3347 }
3348 #else
3349
3350 static __always_inline void *
3351 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3352 {
3353         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3354 }
3355
3356 #endif /* CONFIG_NUMA */
3357
3358 static __always_inline void *
3359 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3360 {
3361         unsigned long save_flags;
3362         void *objp;
3363
3364         flags &= gfp_allowed_mask;
3365         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3366         if (unlikely(!cachep))
3367                 return NULL;
3368
3369         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3370         local_irq_save(save_flags);
3371         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3372         local_irq_restore(save_flags);
3373         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3374         prefetchw(objp);
3375
3376         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3377                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3378
3379         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3380         return objp;
3381 }
3382
3383 /*
3384  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3385  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3386  */
3387 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3388                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3389 {
3390         int i;
3391         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3392         struct page *page;
3393
3394         n->free_objects += nr_objects;
3395
3396         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3397                 void *objp;
3398                 struct page *page;
3399
3400                 objp = objpp[i];
3401
3402                 page = virt_to_head_page(objp);
3403                 list_del(&page->lru);
3404                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3405                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3406                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3407
3408                 /* fixup slab chains */
3409                 if (page->active == 0) {
3410                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3411                         n->free_slabs++;
3412                 } else {
3413                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3414                          * partial list on free - maximum time for the
3415                          * other objects to be freed, too.
3416                          */
3417                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3418                 }
3419         }
3420
3421         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3422                 n->free_objects -= cachep->num;
3423
3424                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3425                 list_move(&page->lru, list);
3426                 n->free_slabs--;
3427                 n->total_slabs--;
3428         }
3429 }
3430
3431 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3432 {
3433         int batchcount;
3434         struct kmem_cache_node *n;
3435         int node = numa_mem_id();
3436         LIST_HEAD(list);
3437
3438         batchcount = ac->batchcount;
3439
3440         check_irq_off();
3441         n = get_node(cachep, node);
3442         spin_lock(&n->list_lock);
3443         if (n->shared) {
3444                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3445                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3446                 if (max) {
3447                         if (batchcount > max)
3448                                 batchcount = max;
3449                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3450                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3451                         shared_array->avail += batchcount;
3452                         goto free_done;
3453                 }
3454         }
3455
3456         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3457 free_done:
3458 #if STATS
3459         {
3460                 int i = 0;
3461                 struct page *page;
3462
3463                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3464                         BUG_ON(page->active);
3465
3466                         i++;
3467                 }
3468                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3469         }
3470 #endif
3471         spin_unlock(&n->list_lock);
3472         slabs_destroy(cachep, &list);
3473         ac->avail -= batchcount;
3474         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3475 }
3476
3477 /*
3478  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3479  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3480  */
3481 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3482                                          unsigned long caller)
3483 {
3484         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3485         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3486                 return;
3487
3488         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3489 }
3490
3491 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3492                 unsigned long caller)
3493 {
3494         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3495
3496         check_irq_off();
3497         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3498         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3499
3500         /*
3501          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3502          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3503          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3504          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3505          * the cache.
3506          */
3507         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3508                 return;
3509
3510         if (ac->avail < ac->limit) {
3511                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3512         } else {
3513                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3514                 cache_flusharray(cachep, ac);
3515         }
3516
3517         if (sk_memalloc_socks()) {
3518                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3519
3520                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3521                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3522                         return;
3523                 }
3524         }
3525
3526         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3527 }
3528
3529 /**
3530  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3531  * @cachep: The cache to allocate from.
3532  * @flags: See kmalloc().
3533  *
3534  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3535  * if the cache has no available objects.
3536  */
3537 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3538 {
3539         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3540
3541         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3542         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3543                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3544
3545         return ret;
3546 }
3547 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3548
3549 static __always_inline void
3550 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3551                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3552 {
3553         size_t i;
3554
3555         for (i = 0; i < size; i++)
3556                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3557 }
3558
3559 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3560                           void **p)
3561 {
3562         size_t i;
3563
3564         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3565         if (!s)
3566                 return 0;
3567
3568         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3569
3570         local_irq_disable();
3571         for (i = 0; i < size; i++) {
3572                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3573
3574                 if (unlikely(!objp))
3575                         goto error;
3576                 p[i] = objp;
3577         }
3578         local_irq_enable();
3579
3580         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3581
3582         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3583         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3584                 for (i = 0; i < size; i++)
3585                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3586
3587         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3588         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3589         return size;
3590 error:
3591         local_irq_enable();
3592         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3593         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3594         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3595         return 0;
3596 }
3597 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3598
3599 #ifdef CONFIG_TRACING
3600 void *
3601 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3602 {
3603         void *ret;
3604
3605         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3606
3607         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3608         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3609                       size, cachep->size, flags);
3610         return ret;
3611 }
3612 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3613 #endif
3614
3615 #ifdef CONFIG_NUMA
3616 /**
3617  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3618  * @cachep: The cache to allocate from.
3619  * @flags: See kmalloc().
3620  * @nodeid: node number of the target node.
3621  *
3622  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3623  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3624  *
3625  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3626  */
3627 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3628 {
3629         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3630
3631         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3632         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3633                                     cachep->object_size, cachep->size,
3634                                     flags, nodeid);
3635
3636         return ret;
3637 }
3638 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3639
3640 #ifdef CONFIG_TRACING
3641 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3642                                   gfp_t flags,
3643                                   int nodeid,
3644                                   size_t size)
3645 {
3646         void *ret;
3647
3648         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3649
3650         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3651         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3652                            size, cachep->size,
3653                            flags, nodeid);
3654         return ret;
3655 }
3656 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3657 #endif
3658
3659 static __always_inline void *
3660 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3661 {
3662         struct kmem_cache *cachep;
3663         void *ret;
3664
3665         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3666         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3667                 return cachep;
3668         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3669         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3670
3671         return ret;
3672 }
3673
3674 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3675 {
3676         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3677 }
3678 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3679
3680 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3681                 int node, unsigned long caller)
3682 {
3683         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3684 }
3685 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3686 #endif /* CONFIG_NUMA */
3687
3688 /**
3689  * __do_kmalloc - allocate memory
3690  * @size: how many bytes of memory are required.
3691  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3692  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3693  */
3694 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3695                                           unsigned long caller)
3696 {
3697         struct kmem_cache *cachep;
3698         void *ret;
3699
3700         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3701         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3702                 return cachep;
3703         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3704
3705         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3706         trace_kmalloc(caller, ret,
3707                       size, cachep->size, flags);
3708
3709         return ret;
3710 }
3711
3712 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3713 {
3714         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3715 }
3716 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3717
3718 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3719 {
3720         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3721 }
3722 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3723
3724 /**
3725  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3726  * @cachep: The cache the allocation was from.
3727  * @objp: The previously allocated object.
3728  *
3729  * Free an object which was previously allocated from this
3730  * cache.
3731  */
3732 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3733 {
3734         unsigned long flags;
3735         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3736         if (!cachep)
3737                 return;
3738
3739         local_irq_save(flags);
3740         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3741         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3742                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3743         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3744         local_irq_restore(flags);
3745
3746         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3747 }
3748 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3749
3750 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3751 {
3752         struct kmem_cache *s;
3753         size_t i;
3754
3755         local_irq_disable();
3756         for (i = 0; i < size; i++) {
3757                 void *objp = p[i];
3758
3759                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3760                         s = virt_to_cache(objp);
3761                 else
3762                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3763
3764                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3765                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3766                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3767
3768                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3769         }
3770         local_irq_enable();
3771
3772         /* FIXME: add tracing */
3773 }
3774 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3775
3776 /**
3777  * kfree - free previously allocated memory
3778  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3779  *
3780  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3781  *
3782  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3783  * or you will run into trouble.
3784  */
3785 void kfree(const void *objp)
3786 {
3787         struct kmem_cache *c;
3788         unsigned long flags;
3789
3790         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3791
3792         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3793                 return;
3794         local_irq_save(flags);
3795         kfree_debugcheck(objp);
3796         c = virt_to_cache(objp);
3797         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3798
3799         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3800         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3801         local_irq_restore(flags);
3802 }
3803 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3804
3805 /*
3806  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3807  */
3808 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3809 {
3810         int ret;
3811         int node;
3812         struct kmem_cache_node *n;
3813
3814         for_each_online_node(node) {
3815                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3816                 if (ret)
3817                         goto fail;
3818
3819         }
3820
3821         return 0;
3822
3823 fail:
3824         if (!cachep->list.next) {
3825                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3826                 node--;
3827                 while (node >= 0) {
3828                         n = get_node(cachep, node);
3829                         if (n) {
3830                                 kfree(n->shared);
3831                                 free_alien_cache(n->alien);
3832                                 kfree(n);
3833                                 cachep->node[node] = NULL;
3834                         }
3835                         node--;
3836                 }
3837         }
3838         return -ENOMEM;
3839 }
3840
3841 /* Always called with the slab_mutex held */
3842 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3843                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3844 {
3845         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3846         int cpu;
3847
3848         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3849         if (!cpu_cache)
3850                 return -ENOMEM;
3851
3852         prev = cachep->cpu_cache;
3853         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3854         /*
3855          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3856          * cpus, so skip the IPIs.
3857          */
3858         if (prev)
3859                 kick_all_cpus_sync();
3860
3861         check_irq_on();
3862         cachep->batchcount = batchcount;
3863         cachep->limit = limit;
3864         cachep->shared = shared;
3865
3866         if (!prev)
3867                 goto setup_node;
3868
3869         for_each_online_cpu(cpu) {
3870                 LIST_HEAD(list);
3871                 int node;
3872                 struct kmem_cache_node *n;
3873                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3874
3875                 node = cpu_to_mem(cpu);
3876                 n = get_node(cachep, node);
3877                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3878                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3879                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3880                 slabs_destroy(cachep, &list);
3881         }
3882         free_percpu(prev);
3883
3884 setup_node:
3885         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3886 }
3887
3888 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3889                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3890 {
3891         int ret;
3892         struct kmem_cache *c;
3893
3894         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3895
3896         if (slab_state < FULL)
3897                 return ret;
3898
3899         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3900                 return ret;
3901
3902         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3903         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3904                 /* return value determined by the root cache only */
3905                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3906         }
3907
3908         return ret;
3909 }
3910
3911 /* Called with slab_mutex held always */
3912 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3913 {
3914         int err;
3915         int limit = 0;
3916         int shared = 0;
3917         int batchcount = 0;
3918
3919         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3920         if (err)
3921                 goto end;
3922
3923         if (!is_root_cache(cachep)) {
3924                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3925                 limit = root->limit;
3926                 shared = root->shared;
3927                 batchcount = root->batchcount;
3928         }
3929
3930         if (limit && shared && batchcount)
3931                 goto skip_setup;
3932         /*
3933          * The head array serves three purposes:
3934          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3935          * - reduce the number of spinlock operations.
3936          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3937          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3938          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3939          * Bonwick.
3940          */
3941         if (cachep->size > 131072)
3942                 limit = 1;
3943         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3944                 limit = 8;
3945         else if (cachep->size > 1024)
3946                 limit = 24;
3947         else if (cachep->size > 256)
3948                 limit = 54;
3949         else
3950                 limit = 120;
3951
3952         /*
3953          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3954          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3955          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3956          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3957          * replaces Bonwick's magazine layer.
3958          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3959          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3960          */
3961         shared = 0;
3962         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3963                 shared = 8;
3964
3965 #if DEBUG
3966         /*
3967          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3968          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3969          */
3970         if (limit > 32)
3971                 limit = 32;
3972 #endif
3973         batchcount = (limit + 1) / 2;
3974 skip_setup:
3975         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3976 end:
3977         if (err)
3978                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3979                        cachep->name, -err);
3980         return err;
3981 }
3982
3983 /*
3984  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3985  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3986  * if drain_array() is used on the shared array.
3987  */
3988 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3989                          struct array_cache *ac, int node)
3990 {
3991         LIST_HEAD(list);
3992
3993         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3994         check_mutex_acquired();
3995
3996         if (!ac || !ac->avail)
3997                 return;
3998
3999         if (ac->touched) {
4000                 ac->touched = 0;
4001                 return;
4002         }
4003
4004         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4005         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4006         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4007
4008         slabs_destroy(cachep, &list);
4009 }
4010
4011 /**
4012  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4013  * @w: work descriptor
4014  *
4015  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4016  * Purpose:
4017  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4018  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4019  *
4020  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4021  * again on the next iteration.
4022  */
4023 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4024 {
4025         struct kmem_cache *searchp;
4026         struct kmem_cache_node *n;
4027         int node = numa_mem_id();
4028         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4029
4030         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4031                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4032                 goto out;
4033
4034         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4035                 check_irq_on();
4036
4037                 /*
4038                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4039                  * have established with reasonable certainty that
4040                  * we can do some work if the lock was obtained.
4041                  */
4042                 n = get_node(searchp, node);
4043
4044                 reap_alien(searchp, n);
4045
4046                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4047
4048                 /*
4049                  * These are racy checks but it does not matter
4050                  * if we skip one check or scan twice.
4051                  */
4052                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4053                         goto next;
4054
4055                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4056
4057                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4058
4059                 if (n->free_touched)
4060                         n->free_touched = 0;
4061                 else {
4062                         int freed;
4063
4064                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4065                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4066                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4067                 }
4068 next:
4069                 cond_resched();
4070         }
4071         check_irq_on();
4072         mutex_unlock(&slab_mutex);
4073         next_reap_node();
4074 out:
4075         /* Set up the next iteration */
4076         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4077 }
4078
4079 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4080 {
4081         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4082         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4083         unsigned long free_slabs = 0;
4084         int node;
4085         struct kmem_cache_node *n;
4086
4087         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4088                 check_irq_on();
4089                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4090
4091                 total_slabs += n->total_slabs;
4092                 free_slabs += n->free_slabs;
4093                 free_objs += n->free_objects;
4094
4095                 if (n->shared)
4096                         shared_avail += n->shared->avail;
4097
4098                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4099         }
4100         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4101         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4102         active_objs = num_objs - free_objs;
4103
4104         sinfo->active_objs = active_objs;
4105         sinfo->num_objs = num_objs;
4106         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4107         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4108         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4109         sinfo->limit = cachep->limit;
4110         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4111         sinfo->shared = cachep->shared;
4112         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4113         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4114 }
4115
4116 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4117 {
4118 #if STATS
4119         {                       /* node stats */
4120                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4121                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4122                 unsigned long grown = cachep->grown;
4123                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4124                 unsigned long errors = cachep->errors;
4125                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4126                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4127                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4128                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4129
4130                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4131                            allocs, high, grown,
4132                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4133                            node_frees, overflows);
4134         }
4135         /* cpu stats */
4136         {
4137                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4138                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4139                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4140                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4141
4142                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4143                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4144         }
4145 #endif
4146 }
4147
4148 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4149 /**
4150  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4151  * @file: unused
4152  * @buffer: user buffer
4153  * @count: data length
4154  * @ppos: unused
4155  */
4156 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4157                        size_t count, loff_t *ppos)
4158 {
4159         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4160         int limit, batchcount, shared, res;
4161         struct kmem_cache *cachep;
4162
4163         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4164                 return -EINVAL;
4165         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4166                 return -EFAULT;
4167         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4168
4169         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4170         if (!tmp)
4171                 return -EINVAL;
4172         *tmp = '\0';
4173         tmp++;
4174         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4175                 return -EINVAL;
4176
4177         /* Find the cache in the chain of caches. */
4178         mutex_lock(&slab_mutex);
4179         res = -EINVAL;
4180         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4181                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4182                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4183                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4184                                 res = 0;
4185                         } else {
4186                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4187                                                        batchcount, shared,
4188                                                        GFP_KERNEL);
4189                         }
4190                         break;
4191                 }
4192         }
4193         mutex_unlock(&slab_mutex);
4194         if (res >= 0)
4195                 res = count;
4196         return res;
4197 }
4198
4199 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4200
4201 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4202 {
4203         unsigned long *p;
4204         int l;
4205         if (!v)
4206                 return 1;
4207         l = n[1];
4208         p = n + 2;
4209         while (l) {
4210                 int i = l/2;
4211                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4212                 if (*q == v) {
4213                         q[1]++;
4214                         return 1;
4215                 }
4216                 if (*q > v) {
4217                         l = i;
4218                 } else {
4219                         p = q + 2;
4220                         l -= i + 1;
4221                 }
4222         }
4223         if (++n[1] == n[0])
4224                 return 0;
4225         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4226         p[0] = v;
4227         p[1] = 1;
4228         return 1;
4229 }
4230
4231 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4232                                                 struct page *page)
4233 {
4234         void *p;
4235         int i, j;
4236         unsigned long v;
4237
4238         if (n[0] == n[1])
4239                 return;
4240         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4241                 bool active = true;
4242
4243                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4244                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4245                                 active = false;
4246                                 break;
4247                         }
4248                 }
4249
4250                 if (!active)
4251                         continue;
4252
4253                 /*
4254                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4255                  * mapping is established when actual object allocation and
4256                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4257                  * cache.
4258                  */
4259                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4260                         continue;
4261
4262                 if (!add_caller(n, v))
4263                         return;
4264         }
4265 }
4266
4267 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4268 {
4269 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4270         unsigned long offset, size;
4271         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4272
4273         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4274                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4275                 if (modname[0])
4276                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4277                 return;
4278         }
4279 #endif
4280         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4281 }
4282
4283 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4284 {
4285         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4286         struct page *page;
4287         struct kmem_cache_node *n;
4288         const char *name;
4289         unsigned long *x = m->private;
4290         int node;
4291         int i;
4292
4293         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4294                 return 0;
4295         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4296                 return 0;
4297
4298         /*
4299          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4300          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4301          * during the processing, information would be wrong so restart
4302          * whole processing.
4303          */
4304         do {
4305                 set_store_user_clean(cachep);
4306                 drain_cpu_caches(cachep);
4307
4308                 x[1] = 0;
4309
4310                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4311
4312                         check_irq_on();
4313                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4314
4315                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4316                                 handle_slab(x, cachep, page);
4317                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4318                                 handle_slab(x, cachep, page);
4319                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4320                 }
4321         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4322
4323         name = cachep->name;
4324         if (x[0] == x[1]) {
4325                 /* Increase the buffer size */
4326                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4327                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4328                 if (!m->private) {
4329                         /* Too bad, we are really out */
4330                         m->private = x;
4331                         mutex_lock(&slab_mutex);
4332                         return -ENOMEM;
4333                 }
4334                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4335                 kfree(x);
4336                 mutex_lock(&slab_mutex);
4337                 /* Now make sure this entry will be retried */
4338                 m->count = m->size;
4339                 return 0;
4340         }
4341         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4342                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4343                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4344                 seq_putc(m, '\n');
4345         }
4346
4347         return 0;
4348 }
4349
4350 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4351         .start = slab_start,
4352         .next = slab_next,
4353         .stop = slab_stop,
4354         .show = leaks_show,
4355 };
4356
4357 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4358 {
4359         unsigned long *n;
4360
4361         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4362         if (!n)
4363                 return -ENOMEM;
4364
4365         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4366
4367         return 0;
4368 }
4369
4370 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4371         .open           = slabstats_open,
4372         .read           = seq_read,
4373         .llseek         = seq_lseek,
4374         .release        = seq_release_private,
4375 };
4376 #endif
4377
4378 static int __init slab_proc_init(void)
4379 {
4380 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4381         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4382 #endif
4383         return 0;
4384 }
4385 module_init(slab_proc_init);
4386
4387 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4388 /*
4389  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4390  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4391  * cache's usercopy region.
4392  *
4393  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4394  * to indicate an error.
4395  */
4396 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4397                          bool to_user)
4398 {
4399         struct kmem_cache *cachep;
4400         unsigned int objnr;
4401         unsigned long offset;
4402
4403         /* Find and validate object. */
4404         cachep = page->slab_cache;
4405         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4406         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4407
4408         /* Find offset within object. */
4409         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4410
4411         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4412         if (offset >= cachep->useroffset &&
4413             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4414             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4415                 return;
4416
4417         /*
4418          * If the copy is still within the allocated object, produce
4419          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4420          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4421          * whitelists.
4422          */
4423         if (usercopy_fallback &&
4424             offset <= cachep->object_size &&
4425             n <= cachep->object_size - offset) {
4426                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4427                 return;
4428         }
4429
4430         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4431 }
4432 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4433
4434 /**
4435  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4436  * @objp: Pointer to the object
4437  *
4438  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4439  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4440  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4441  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4442  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4443  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4444  * must not be freed during the duration of the call.
4445  */
4446 size_t ksize(const void *objp)
4447 {
4448         size_t size;
4449
4450         BUG_ON(!objp);
4451         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4452                 return 0;
4453
4454         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4455         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4456          * so we need to unpoison this area.
4457          */
4458         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4459
4460         return size;
4461 }
4462 EXPORT_SYMBOL(ksize);