Merge tag 'perf-core-for-mingo-4.21-20190104' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
410 /* internal cache of cache description objs */
411 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
412         .batchcount = 1,
413         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
414         .shared = 1,
415         .size = sizeof(struct kmem_cache),
416         .name = "kmem_cache",
417 };
418
419 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
420
421 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
422 {
423         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
424 }
425
426 /*
427  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
428  */
429 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
430                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
431 {
432         unsigned int num;
433         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
434
435         /*
436          * The slab management structure can be either off the slab or
437          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
438          * slab is used for:
439          *
440          * - @buffer_size bytes for each object
441          * - One freelist_idx_t for each object
442          *
443          * We don't need to consider alignment of freelist because
444          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
445          * at the correct alignment.
446          *
447          * If the slab management structure is off the slab, then the
448          * alignment will already be calculated into the size. Because
449          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
450          * correct alignment when allocated.
451          */
452         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
453                 num = slab_size / buffer_size;
454                 *left_over = slab_size % buffer_size;
455         } else {
456                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
457                 *left_over = slab_size %
458                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
459         }
460
461         return num;
462 }
463
464 #if DEBUG
465 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
466
467 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
468                         char *msg)
469 {
470         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
471                function, cachep->name, msg);
472         dump_stack();
473         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
479  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
480  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
481  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
482  * line
483   */
484
485 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
486 static int __init noaliencache_setup(char *s)
487 {
488         use_alien_caches = 0;
489         return 1;
490 }
491 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
492
493 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
494 {
495         get_option(&str, &slab_max_order);
496         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
497                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
498         slab_max_order_set = true;
499
500         return 1;
501 }
502 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
503
504 #ifdef CONFIG_NUMA
505 /*
506  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
507  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
508  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
509  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
510  */
511 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
512
513 static void init_reap_node(int cpu)
514 {
515         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
516                                                     node_online_map);
517 }
518
519 static void next_reap_node(void)
520 {
521         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
522
523         node = next_node_in(node, node_online_map);
524         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
525 }
526
527 #else
528 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
529 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
530 #endif
531
532 /*
533  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
534  * via the workqueue/eventd.
535  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
536  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
537  * lock.
538  */
539 static void start_cpu_timer(int cpu)
540 {
541         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
542
543         if (reap_work->work.func == NULL) {
544                 init_reap_node(cpu);
545                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
546                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
547                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
548         }
549 }
550
551 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
552 {
553         /*
554          * The array_cache structures contain pointers to free object.
555          * However, when such objects are allocated or transferred to another
556          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
557          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
558          * not scan such objects.
559          */
560         kmemleak_no_scan(ac);
561         if (ac) {
562                 ac->avail = 0;
563                 ac->limit = limit;
564                 ac->batchcount = batch;
565                 ac->touched = 0;
566         }
567 }
568
569 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
570                                             int batchcount, gfp_t gfp)
571 {
572         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
573         struct array_cache *ac = NULL;
574
575         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
576         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
577         return ac;
578 }
579
580 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
581                                         struct page *page, void *objp)
582 {
583         struct kmem_cache_node *n;
584         int page_node;
585         LIST_HEAD(list);
586
587         page_node = page_to_nid(page);
588         n = get_node(cachep, page_node);
589
590         spin_lock(&n->list_lock);
591         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
592         spin_unlock(&n->list_lock);
593
594         slabs_destroy(cachep, &list);
595 }
596
597 /*
598  * Transfer objects in one arraycache to another.
599  * Locking must be handled by the caller.
600  *
601  * Return the number of entries transferred.
602  */
603 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
604                 struct array_cache *from, unsigned int max)
605 {
606         /* Figure out how many entries to transfer */
607         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
608
609         if (!nr)
610                 return 0;
611
612         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
613                         sizeof(void *) *nr);
614
615         from->avail -= nr;
616         to->avail += nr;
617         return nr;
618 }
619
620 #ifndef CONFIG_NUMA
621
622 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
623 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
624
625 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
626                                                 int limit, gfp_t gfp)
627 {
628         return NULL;
629 }
630
631 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
632 {
633 }
634
635 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
636 {
637         return 0;
638 }
639
640 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
641                 gfp_t flags)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
647                  gfp_t flags, int nodeid)
648 {
649         return NULL;
650 }
651
652 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
653 {
654         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
655 }
656
657 #else   /* CONFIG_NUMA */
658
659 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
660 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
661
662 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
663                                                 int batch, gfp_t gfp)
664 {
665         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
666         struct alien_cache *alc = NULL;
667
668         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
669         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
670         spin_lock_init(&alc->lock);
671         return alc;
672 }
673
674 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
675 {
676         struct alien_cache **alc_ptr;
677         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
678         int i;
679
680         if (limit > 1)
681                 limit = 12;
682         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
683         if (!alc_ptr)
684                 return NULL;
685
686         for_each_node(i) {
687                 if (i == node || !node_online(i))
688                         continue;
689                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
690                 if (!alc_ptr[i]) {
691                         for (i--; i >= 0; i--)
692                                 kfree(alc_ptr[i]);
693                         kfree(alc_ptr);
694                         return NULL;
695                 }
696         }
697         return alc_ptr;
698 }
699
700 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
701 {
702         int i;
703
704         if (!alc_ptr)
705                 return;
706         for_each_node(i)
707             kfree(alc_ptr[i]);
708         kfree(alc_ptr);
709 }
710
711 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
712                                 struct array_cache *ac, int node,
713                                 struct list_head *list)
714 {
715         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
716
717         if (ac->avail) {
718                 spin_lock(&n->list_lock);
719                 /*
720                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
721                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
722                  * into the free lists and getting them back later.
723                  */
724                 if (n->shared)
725                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
726
727                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
728                 ac->avail = 0;
729                 spin_unlock(&n->list_lock);
730         }
731 }
732
733 /*
734  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
735  */
736 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
737 {
738         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
739
740         if (n->alien) {
741                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
742                 struct array_cache *ac;
743
744                 if (alc) {
745                         ac = &alc->ac;
746                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
747                                 LIST_HEAD(list);
748
749                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
750                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
751                                 slabs_destroy(cachep, &list);
752                         }
753                 }
754         }
755 }
756
757 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
758                                 struct alien_cache **alien)
759 {
760         int i = 0;
761         struct alien_cache *alc;
762         struct array_cache *ac;
763         unsigned long flags;
764
765         for_each_online_node(i) {
766                 alc = alien[i];
767                 if (alc) {
768                         LIST_HEAD(list);
769
770                         ac = &alc->ac;
771                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
772                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
773                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
774                         slabs_destroy(cachep, &list);
775                 }
776         }
777 }
778
779 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
780                                 int node, int page_node)
781 {
782         struct kmem_cache_node *n;
783         struct alien_cache *alien = NULL;
784         struct array_cache *ac;
785         LIST_HEAD(list);
786
787         n = get_node(cachep, node);
788         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
789         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
790                 alien = n->alien[page_node];
791                 ac = &alien->ac;
792                 spin_lock(&alien->lock);
793                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
794                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
795                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
796                 }
797                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
798                 spin_unlock(&alien->lock);
799                 slabs_destroy(cachep, &list);
800         } else {
801                 n = get_node(cachep, page_node);
802                 spin_lock(&n->list_lock);
803                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
804                 spin_unlock(&n->list_lock);
805                 slabs_destroy(cachep, &list);
806         }
807         return 1;
808 }
809
810 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
811 {
812         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
813         int node = numa_mem_id();
814         /*
815          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
816          * cache on this cpu.
817          */
818         if (likely(node == page_node))
819                 return 0;
820
821         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
822 }
823
824 /*
825  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
826  * warn about failures.
827  */
828 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
829 {
830         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
831 }
832 #endif
833
834 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
835 {
836         struct kmem_cache_node *n;
837
838         /*
839          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
840          * begin anything. Make sure some other cpu on this
841          * node has not already allocated this
842          */
843         n = get_node(cachep, node);
844         if (n) {
845                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
846                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
847                                 cachep->num;
848                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
849
850                 return 0;
851         }
852
853         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
854         if (!n)
855                 return -ENOMEM;
856
857         kmem_cache_node_init(n);
858         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
859                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
860
861         n->free_limit =
862                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
863
864         /*
865          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
866          * come and go.  slab_mutex is sufficient
867          * protection here.
868          */
869         cachep->node[node] = n;
870
871         return 0;
872 }
873
874 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
875 /*
876  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
877  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
878  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
879  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
880  * already in use.
881  *
882  * Must hold slab_mutex.
883  */
884 static int init_cache_node_node(int node)
885 {
886         int ret;
887         struct kmem_cache *cachep;
888
889         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
890                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
891                 if (ret)
892                         return ret;
893         }
894
895         return 0;
896 }
897 #endif
898
899 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
900                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
901 {
902         int ret = -ENOMEM;
903         struct kmem_cache_node *n;
904         struct array_cache *old_shared = NULL;
905         struct array_cache *new_shared = NULL;
906         struct alien_cache **new_alien = NULL;
907         LIST_HEAD(list);
908
909         if (use_alien_caches) {
910                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
911                 if (!new_alien)
912                         goto fail;
913         }
914
915         if (cachep->shared) {
916                 new_shared = alloc_arraycache(node,
917                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
918                 if (!new_shared)
919                         goto fail;
920         }
921
922         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
923         if (ret)
924                 goto fail;
925
926         n = get_node(cachep, node);
927         spin_lock_irq(&n->list_lock);
928         if (n->shared && force_change) {
929                 free_block(cachep, n->shared->entry,
930                                 n->shared->avail, node, &list);
931                 n->shared->avail = 0;
932         }
933
934         if (!n->shared || force_change) {
935                 old_shared = n->shared;
936                 n->shared = new_shared;
937                 new_shared = NULL;
938         }
939
940         if (!n->alien) {
941                 n->alien = new_alien;
942                 new_alien = NULL;
943         }
944
945         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
946         slabs_destroy(cachep, &list);
947
948         /*
949          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
950          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
951          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
952          * freed after synchronize_rcu().
953          */
954         if (old_shared && force_change)
955                 synchronize_rcu();
956
957 fail:
958         kfree(old_shared);
959         kfree(new_shared);
960         free_alien_cache(new_alien);
961
962         return ret;
963 }
964
965 #ifdef CONFIG_SMP
966
967 static void cpuup_canceled(long cpu)
968 {
969         struct kmem_cache *cachep;
970         struct kmem_cache_node *n = NULL;
971         int node = cpu_to_mem(cpu);
972         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
973
974         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
975                 struct array_cache *nc;
976                 struct array_cache *shared;
977                 struct alien_cache **alien;
978                 LIST_HEAD(list);
979
980                 n = get_node(cachep, node);
981                 if (!n)
982                         continue;
983
984                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
985
986                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
987                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
988
989                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
990                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
991                 if (nc) {
992                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
993                         nc->avail = 0;
994                 }
995
996                 if (!cpumask_empty(mask)) {
997                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
998                         goto free_slab;
999                 }
1000
1001                 shared = n->shared;
1002                 if (shared) {
1003                         free_block(cachep, shared->entry,
1004                                    shared->avail, node, &list);
1005                         n->shared = NULL;
1006                 }
1007
1008                 alien = n->alien;
1009                 n->alien = NULL;
1010
1011                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1012
1013                 kfree(shared);
1014                 if (alien) {
1015                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1016                         free_alien_cache(alien);
1017                 }
1018
1019 free_slab:
1020                 slabs_destroy(cachep, &list);
1021         }
1022         /*
1023          * In the previous loop, all the objects were freed to
1024          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1025          * shrink each nodelist to its limit.
1026          */
1027         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1028                 n = get_node(cachep, node);
1029                 if (!n)
1030                         continue;
1031                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1032         }
1033 }
1034
1035 static int cpuup_prepare(long cpu)
1036 {
1037         struct kmem_cache *cachep;
1038         int node = cpu_to_mem(cpu);
1039         int err;
1040
1041         /*
1042          * We need to do this right in the beginning since
1043          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1044          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1045          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1046          */
1047         err = init_cache_node_node(node);
1048         if (err < 0)
1049                 goto bad;
1050
1051         /*
1052          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1053          * array caches
1054          */
1055         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1056                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1057                 if (err)
1058                         goto bad;
1059         }
1060
1061         return 0;
1062 bad:
1063         cpuup_canceled(cpu);
1064         return -ENOMEM;
1065 }
1066
1067 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1068 {
1069         int err;
1070
1071         mutex_lock(&slab_mutex);
1072         err = cpuup_prepare(cpu);
1073         mutex_unlock(&slab_mutex);
1074         return err;
1075 }
1076
1077 /*
1078  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1079  * offline.
1080  *
1081  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1082  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1083  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1084  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1085  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1086  */
1087 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1088 {
1089         mutex_lock(&slab_mutex);
1090         cpuup_canceled(cpu);
1091         mutex_unlock(&slab_mutex);
1092         return 0;
1093 }
1094 #endif
1095
1096 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1097 {
1098         start_cpu_timer(cpu);
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1103 {
1104         /*
1105          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1106          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1107          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1108          * timer.
1109          */
1110         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1111         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1112         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1113         return 0;
1114 }
1115
1116 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1117 /*
1118  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1119  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1120  * removed.
1121  *
1122  * Must hold slab_mutex.
1123  */
1124 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1125 {
1126         struct kmem_cache *cachep;
1127         int ret = 0;
1128
1129         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1130                 struct kmem_cache_node *n;
1131
1132                 n = get_node(cachep, node);
1133                 if (!n)
1134                         continue;
1135
1136                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1137
1138                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1139                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1140                         ret = -EBUSY;
1141                         break;
1142                 }
1143         }
1144         return ret;
1145 }
1146
1147 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1148                                         unsigned long action, void *arg)
1149 {
1150         struct memory_notify *mnb = arg;
1151         int ret = 0;
1152         int nid;
1153
1154         nid = mnb->status_change_nid;
1155         if (nid < 0)
1156                 goto out;
1157
1158         switch (action) {
1159         case MEM_GOING_ONLINE:
1160                 mutex_lock(&slab_mutex);
1161                 ret = init_cache_node_node(nid);
1162                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1163                 break;
1164         case MEM_GOING_OFFLINE:
1165                 mutex_lock(&slab_mutex);
1166                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1167                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1168                 break;
1169         case MEM_ONLINE:
1170         case MEM_OFFLINE:
1171         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1172         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1173                 break;
1174         }
1175 out:
1176         return notifier_from_errno(ret);
1177 }
1178 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1179
1180 /*
1181  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1182  */
1183 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1184                                 int nodeid)
1185 {
1186         struct kmem_cache_node *ptr;
1187
1188         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1189         BUG_ON(!ptr);
1190
1191         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1192         /*
1193          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1194          */
1195         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1196
1197         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1198         cachep->node[nodeid] = ptr;
1199 }
1200
1201 /*
1202  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1203  * size of kmem_cache_node.
1204  */
1205 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1206 {
1207         int node;
1208
1209         for_each_online_node(node) {
1210                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1211                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1212                     REAPTIMEOUT_NODE +
1213                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1214         }
1215 }
1216
1217 /*
1218  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1219  * before smp_init().
1220  */
1221 void __init kmem_cache_init(void)
1222 {
1223         int i;
1224
1225         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1226
1227         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1228                 use_alien_caches = 0;
1229
1230         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1231                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1232
1233         /*
1234          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1235          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1236          * not overridden on the command line.
1237          */
1238         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1239                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1240
1241         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1242          * from caches that do not exist yet:
1243          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1244          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1245          *    kmem_cache is statically allocated.
1246          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1247          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1248          *    array at the end of the bootstrap.
1249          * 2) Create the first kmalloc cache.
1250          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1251          *    An __init data area is used for the head array.
1252          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1253          *    head arrays.
1254          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1255          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1256          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1257          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1258          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1259          */
1260
1261         /* 1) create the kmem_cache */
1262
1263         /*
1264          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1265          */
1266         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1267                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1268                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1269                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1270         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1271         memcg_link_cache(kmem_cache);
1272         slab_state = PARTIAL;
1273
1274         /*
1275          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1276          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1277          */
1278         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1279                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1280                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1281                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1282         slab_state = PARTIAL_NODE;
1283         setup_kmalloc_cache_index_table();
1284
1285         slab_early_init = 0;
1286
1287         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1288         {
1289                 int nid;
1290
1291                 for_each_online_node(nid) {
1292                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1293
1294                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1295                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1296                 }
1297         }
1298
1299         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1300 }
1301
1302 void __init kmem_cache_init_late(void)
1303 {
1304         struct kmem_cache *cachep;
1305
1306         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1307         mutex_lock(&slab_mutex);
1308         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1309                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1310                         BUG();
1311         mutex_unlock(&slab_mutex);
1312
1313         /* Done! */
1314         slab_state = FULL;
1315
1316 #ifdef CONFIG_NUMA
1317         /*
1318          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1319          * node.
1320          */
1321         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1322 #endif
1323
1324         /*
1325          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1326          * of the kernel is not yet operational.
1327          */
1328 }
1329
1330 static int __init cpucache_init(void)
1331 {
1332         int ret;
1333
1334         /*
1335          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1336          */
1337         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1338                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1339         WARN_ON(ret < 0);
1340
1341         return 0;
1342 }
1343 __initcall(cpucache_init);
1344
1345 static noinline void
1346 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1347 {
1348 #if DEBUG
1349         struct kmem_cache_node *n;
1350         unsigned long flags;
1351         int node;
1352         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1353                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1354
1355         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1356                 return;
1357
1358         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1359                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1360         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1361                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1362
1363         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1364                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1365
1366                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1367                 total_slabs = n->total_slabs;
1368                 free_slabs = n->free_slabs;
1369                 free_objs = n->free_objects;
1370                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1371
1372                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1373                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1374                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1375                         total_slabs * cachep->num);
1376         }
1377 #endif
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1382  * kmem_cache_node ->list_lock.
1383  *
1384  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1385  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1386  * would be relatively rare and ignorable.
1387  */
1388 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1389                                                                 int nodeid)
1390 {
1391         struct page *page;
1392         int nr_pages;
1393
1394         flags |= cachep->allocflags;
1395
1396         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1397         if (!page) {
1398                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1399                 return NULL;
1400         }
1401
1402         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1403                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1404                 return NULL;
1405         }
1406
1407         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1408         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1409                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1410         else
1411                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1412
1413         __SetPageSlab(page);
1414         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1415         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1416                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1417
1418         return page;
1419 }
1420
1421 /*
1422  * Interface to system's page release.
1423  */
1424 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1425 {
1426         int order = cachep->gfporder;
1427         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1428
1429         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1430                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1431         else
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1433
1434         BUG_ON(!PageSlab(page));
1435         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1436         __ClearPageSlab(page);
1437         page_mapcount_reset(page);
1438         page->mapping = NULL;
1439
1440         if (current->reclaim_state)
1441                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1442         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1443         __free_pages(page, order);
1444 }
1445
1446 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1447 {
1448         struct kmem_cache *cachep;
1449         struct page *page;
1450
1451         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1452         cachep = page->slab_cache;
1453
1454         kmem_freepages(cachep, page);
1455 }
1456
1457 #if DEBUG
1458 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1459 {
1460         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1461                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1462                 return true;
1463
1464         return false;
1465 }
1466
1467 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1468 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1469                             unsigned long caller)
1470 {
1471         int size = cachep->object_size;
1472
1473         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1474
1475         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1476                 return;
1477
1478         *addr++ = 0x12345678;
1479         *addr++ = caller;
1480         *addr++ = smp_processor_id();
1481         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1482         {
1483                 unsigned long *sptr = &caller;
1484                 unsigned long svalue;
1485
1486                 while (!kstack_end(sptr)) {
1487                         svalue = *sptr++;
1488                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1489                                 *addr++ = svalue;
1490                                 size -= sizeof(unsigned long);
1491                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1492                                         break;
1493                         }
1494                 }
1495
1496         }
1497         *addr++ = 0x87654321;
1498 }
1499
1500 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1501                                 int map, unsigned long caller)
1502 {
1503         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1504                 return;
1505
1506         if (caller)
1507                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1508
1509         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1510 }
1511
1512 #else
1513 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1514                                 int map, unsigned long caller) {}
1515
1516 #endif
1517
1518 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1519 {
1520         int size = cachep->object_size;
1521         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1522
1523         memset(addr, val, size);
1524         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1525 }
1526
1527 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1528 {
1529         int i;
1530         unsigned char error = 0;
1531         int bad_count = 0;
1532
1533         pr_err("%03x: ", offset);
1534         for (i = 0; i < limit; i++) {
1535                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1536                         error = data[offset + i];
1537                         bad_count++;
1538                 }
1539         }
1540         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1541                         &data[offset], limit, 1);
1542
1543         if (bad_count == 1) {
1544                 error ^= POISON_FREE;
1545                 if (!(error & (error - 1))) {
1546                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1547 #ifdef CONFIG_X86
1548                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1549 #else
1550                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1551 #endif
1552                 }
1553         }
1554 }
1555 #endif
1556
1557 #if DEBUG
1558
1559 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1560 {
1561         int i, size;
1562         char *realobj;
1563
1564         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1565                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1566                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1567                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1568         }
1569
1570         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1571                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1572         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1573         size = cachep->object_size;
1574         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1575                 int limit;
1576                 limit = 16;
1577                 if (i + limit > size)
1578                         limit = size - i;
1579                 dump_line(realobj, i, limit);
1580         }
1581 }
1582
1583 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1584 {
1585         char *realobj;
1586         int size, i;
1587         int lines = 0;
1588
1589         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1590                 return;
1591
1592         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1593         size = cachep->object_size;
1594
1595         for (i = 0; i < size; i++) {
1596                 char exp = POISON_FREE;
1597                 if (i == size - 1)
1598                         exp = POISON_END;
1599                 if (realobj[i] != exp) {
1600                         int limit;
1601                         /* Mismatch ! */
1602                         /* Print header */
1603                         if (lines == 0) {
1604                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1605                                        print_tainted(), cachep->name,
1606                                        realobj, size);
1607                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1608                         }
1609                         /* Hexdump the affected line */
1610                         i = (i / 16) * 16;
1611                         limit = 16;
1612                         if (i + limit > size)
1613                                 limit = size - i;
1614                         dump_line(realobj, i, limit);
1615                         i += 16;
1616                         lines++;
1617                         /* Limit to 5 lines */
1618                         if (lines > 5)
1619                                 break;
1620                 }
1621         }
1622         if (lines != 0) {
1623                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1624                  * exist:
1625                  */
1626                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1627                 unsigned int objnr;
1628
1629                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1630                 if (objnr) {
1631                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1632                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1633                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1634                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1635                 }
1636                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1637                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1638                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1639                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1640                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1641                 }
1642         }
1643 }
1644 #endif
1645
1646 #if DEBUG
1647 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1648                                                 struct page *page)
1649 {
1650         int i;
1651
1652         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1653                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1654                         POISON_FREE);
1655         }
1656
1657         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1658                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1659
1660                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1661                         check_poison_obj(cachep, objp);
1662                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1663                 }
1664                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1665                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1666                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1667                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1668                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1669                 }
1670         }
1671 }
1672 #else
1673 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1674                                                 struct page *page)
1675 {
1676 }
1677 #endif
1678
1679 /**
1680  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1681  * @cachep: cache pointer being destroyed
1682  * @page: page pointer being destroyed
1683  *
1684  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1685  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1686  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1687  */
1688 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1689 {
1690         void *freelist;
1691
1692         freelist = page->freelist;
1693         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1694         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1695                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1696         else
1697                 kmem_freepages(cachep, page);
1698
1699         /*
1700          * From now on, we don't use freelist
1701          * although actual page can be freed in rcu context
1702          */
1703         if (OFF_SLAB(cachep))
1704                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1705 }
1706
1707 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1708 {
1709         struct page *page, *n;
1710
1711         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1712                 list_del(&page->lru);
1713                 slab_destroy(cachep, page);
1714         }
1715 }
1716
1717 /**
1718  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1719  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1720  * @size: size of objects to be created in this cache.
1721  * @flags: slab allocation flags
1722  *
1723  * Also calculates the number of objects per slab.
1724  *
1725  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1726  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1727  * towards high-order requests, this should be changed.
1728  */
1729 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1730                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1731 {
1732         size_t left_over = 0;
1733         int gfporder;
1734
1735         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1736                 unsigned int num;
1737                 size_t remainder;
1738
1739                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1740                 if (!num)
1741                         continue;
1742
1743                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1744                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1745                         break;
1746
1747                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1748                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1749                         size_t freelist_size;
1750
1751                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1752                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1753                         if (!freelist_cache)
1754                                 continue;
1755
1756                         /*
1757                          * Needed to avoid possible looping condition
1758                          * in cache_grow_begin()
1759                          */
1760                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1761                                 continue;
1762
1763                         /* check if off slab has enough benefit */
1764                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1765                                 continue;
1766                 }
1767
1768                 /* Found something acceptable - save it away */
1769                 cachep->num = num;
1770                 cachep->gfporder = gfporder;
1771                 left_over = remainder;
1772
1773                 /*
1774                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1775                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1776                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1777                  */
1778                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1779                         break;
1780
1781                 /*
1782                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1783                  * currently bad for the gfp()s.
1784                  */
1785                 if (gfporder >= slab_max_order)
1786                         break;
1787
1788                 /*
1789                  * Acceptable internal fragmentation?
1790                  */
1791                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1792                         break;
1793         }
1794         return left_over;
1795 }
1796
1797 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1798                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1799 {
1800         int cpu;
1801         size_t size;
1802         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1803
1804         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1805         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1806
1807         if (!cpu_cache)
1808                 return NULL;
1809
1810         for_each_possible_cpu(cpu) {
1811                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1812                                 entries, batchcount);
1813         }
1814
1815         return cpu_cache;
1816 }
1817
1818 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1819 {
1820         if (slab_state >= FULL)
1821                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1822
1823         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1824         if (!cachep->cpu_cache)
1825                 return 1;
1826
1827         if (slab_state == DOWN) {
1828                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1829                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1830         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1831                 /* For kmem_cache_node */
1832                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1833         } else {
1834                 int node;
1835
1836                 for_each_online_node(node) {
1837                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1838                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1839                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1840                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1841                 }
1842         }
1843
1844         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1845                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1846                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1847
1848         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1849         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1850         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1851         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1852         cachep->batchcount = 1;
1853         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1854         return 0;
1855 }
1856
1857 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1858         slab_flags_t flags, const char *name,
1859         void (*ctor)(void *))
1860 {
1861         return flags;
1862 }
1863
1864 struct kmem_cache *
1865 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1866                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1867 {
1868         struct kmem_cache *cachep;
1869
1870         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1871         if (cachep) {
1872                 cachep->refcount++;
1873
1874                 /*
1875                  * Adjust the object sizes so that we clear
1876                  * the complete object on kzalloc.
1877                  */
1878                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1879         }
1880         return cachep;
1881 }
1882
1883 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1884                         size_t size, slab_flags_t flags)
1885 {
1886         size_t left;
1887
1888         cachep->num = 0;
1889
1890         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1891                 return false;
1892
1893         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1894                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1895         if (!cachep->num)
1896                 return false;
1897
1898         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1899                 return false;
1900
1901         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1902
1903         return true;
1904 }
1905
1906 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1907                         size_t size, slab_flags_t flags)
1908 {
1909         size_t left;
1910
1911         cachep->num = 0;
1912
1913         /*
1914          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1915          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1916          */
1917         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1918                 return false;
1919
1920         /*
1921          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1922          * off-slab (should allow better packing of objs).
1923          */
1924         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1925         if (!cachep->num)
1926                 return false;
1927
1928         /*
1929          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1930          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1931          */
1932         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1933                 return false;
1934
1935         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1936
1937         return true;
1938 }
1939
1940 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1941                         size_t size, slab_flags_t flags)
1942 {
1943         size_t left;
1944
1945         cachep->num = 0;
1946
1947         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1948         if (!cachep->num)
1949                 return false;
1950
1951         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1952
1953         return true;
1954 }
1955
1956 /**
1957  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1958  * @cachep: cache management descriptor
1959  * @flags: SLAB flags
1960  *
1961  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1962  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1963  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1964  *
1965  * The flags are
1966  *
1967  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1968  * to catch references to uninitialised memory.
1969  *
1970  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1971  * for buffer overruns.
1972  *
1973  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1974  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1975  * as davem.
1976  */
1977 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1978 {
1979         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1980         gfp_t gfp;
1981         int err;
1982         unsigned int size = cachep->size;
1983
1984 #if DEBUG
1985 #if FORCED_DEBUG
1986         /*
1987          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1988          * large objects, if the increased size would increase the object size
1989          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1990          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1991          */
1992         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1993                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1994                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1995         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1996                 flags |= SLAB_POISON;
1997 #endif
1998 #endif
1999
2000         /*
2001          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2002          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2003          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2004          */
2005         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2006
2007         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2008                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2009                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2010                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2011                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2012         }
2013
2014         /* 3) caller mandated alignment */
2015         if (ralign < cachep->align) {
2016                 ralign = cachep->align;
2017         }
2018         /* disable debug if necessary */
2019         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2020                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2021         /*
2022          * 4) Store it.
2023          */
2024         cachep->align = ralign;
2025         cachep->colour_off = cache_line_size();
2026         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2027         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2028                 cachep->colour_off = cachep->align;
2029
2030         if (slab_is_available())
2031                 gfp = GFP_KERNEL;
2032         else
2033                 gfp = GFP_NOWAIT;
2034
2035 #if DEBUG
2036
2037         /*
2038          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2039          * into align above.
2040          */
2041         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2042                 /* add space for red zone words */
2043                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2044                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2045         }
2046         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2047                 /* user store requires one word storage behind the end of
2048                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2049                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2050                  */
2051                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2052                         size += REDZONE_ALIGN;
2053                 else
2054                         size += BYTES_PER_WORD;
2055         }
2056 #endif
2057
2058         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2059
2060         size = ALIGN(size, cachep->align);
2061         /*
2062          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2063          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2064          */
2065         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2066                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2067
2068 #if DEBUG
2069         /*
2070          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2071          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2072          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2073          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2074          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2075          */
2076         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2077                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2078                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2079                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2080
2081                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2082                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2083                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2084                                 size = tmp_size;
2085                                 goto done;
2086                         }
2087                 }
2088         }
2089 #endif
2090
2091         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2092                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2093                 goto done;
2094         }
2095
2096         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2097                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2098                 goto done;
2099         }
2100
2101         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2102                 goto done;
2103
2104         return -E2BIG;
2105
2106 done:
2107         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2108         cachep->flags = flags;
2109         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2110         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2111                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2112         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2113                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2114         cachep->size = size;
2115         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2116
2117 #if DEBUG
2118         /*
2119          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2120          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2121          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2122          */
2123         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2124                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2125                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2126                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2127 #endif
2128
2129         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2130                 cachep->freelist_cache =
2131                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2132         }
2133
2134         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2135         if (err) {
2136                 __kmem_cache_release(cachep);
2137                 return err;
2138         }
2139
2140         return 0;
2141 }
2142
2143 #if DEBUG
2144 static void check_irq_off(void)
2145 {
2146         BUG_ON(!irqs_disabled());
2147 }
2148
2149 static void check_irq_on(void)
2150 {
2151         BUG_ON(irqs_disabled());
2152 }
2153
2154 static void check_mutex_acquired(void)
2155 {
2156         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2157 }
2158
2159 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2160 {
2161 #ifdef CONFIG_SMP
2162         check_irq_off();
2163         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2164 #endif
2165 }
2166
2167 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2168 {
2169 #ifdef CONFIG_SMP
2170         check_irq_off();
2171         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2172 #endif
2173 }
2174
2175 #else
2176 #define check_irq_off() do { } while(0)
2177 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2178 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2179 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2180 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2181 #endif
2182
2183 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2184                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2185 {
2186         int tofree;
2187
2188         if (!ac || !ac->avail)
2189                 return;
2190
2191         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2192         if (tofree > ac->avail)
2193                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2194
2195         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2196         ac->avail -= tofree;
2197         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2198 }
2199
2200 static void do_drain(void *arg)
2201 {
2202         struct kmem_cache *cachep = arg;
2203         struct array_cache *ac;
2204         int node = numa_mem_id();
2205         struct kmem_cache_node *n;
2206         LIST_HEAD(list);
2207
2208         check_irq_off();
2209         ac = cpu_cache_get(cachep);
2210         n = get_node(cachep, node);
2211         spin_lock(&n->list_lock);
2212         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2213         spin_unlock(&n->list_lock);
2214         slabs_destroy(cachep, &list);
2215         ac->avail = 0;
2216 }
2217
2218 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2219 {
2220         struct kmem_cache_node *n;
2221         int node;
2222         LIST_HEAD(list);
2223
2224         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2225         check_irq_on();
2226         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2227                 if (n->alien)
2228                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2229
2230         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2231                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2232                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2233                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2234
2235                 slabs_destroy(cachep, &list);
2236         }
2237 }
2238
2239 /*
2240  * Remove slabs from the list of free slabs.
2241  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2242  *
2243  * Returns the actual number of slabs released.
2244  */
2245 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2246                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2247 {
2248         struct list_head *p;
2249         int nr_freed;
2250         struct page *page;
2251
2252         nr_freed = 0;
2253         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2254
2255                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2256                 p = n->slabs_free.prev;
2257                 if (p == &n->slabs_free) {
2258                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2259                         goto out;
2260                 }
2261
2262                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2263                 list_del(&page->lru);
2264                 n->free_slabs--;
2265                 n->total_slabs--;
2266                 /*
2267                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2268                  * to the cache.
2269                  */
2270                 n->free_objects -= cache->num;
2271                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2272                 slab_destroy(cache, page);
2273                 nr_freed++;
2274         }
2275 out:
2276         return nr_freed;
2277 }
2278
2279 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2280 {
2281         int node;
2282         struct kmem_cache_node *n;
2283
2284         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2285                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2286                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2287                         return false;
2288         return true;
2289 }
2290
2291 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2292 {
2293         int ret = 0;
2294         int node;
2295         struct kmem_cache_node *n;
2296
2297         drain_cpu_caches(cachep);
2298
2299         check_irq_on();
2300         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2301                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2302
2303                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2304                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2305         }
2306         return (ret ? 1 : 0);
2307 }
2308
2309 #ifdef CONFIG_MEMCG
2310 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2311 {
2312         __kmem_cache_shrink(cachep);
2313 }
2314 #endif
2315
2316 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2317 {
2318         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2319 }
2320
2321 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2322 {
2323         int i;
2324         struct kmem_cache_node *n;
2325
2326         cache_random_seq_destroy(cachep);
2327
2328         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2329
2330         /* NUMA: free the node structures */
2331         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2332                 kfree(n->shared);
2333                 free_alien_cache(n->alien);
2334                 kfree(n);
2335                 cachep->node[i] = NULL;
2336         }
2337 }
2338
2339 /*
2340  * Get the memory for a slab management obj.
2341  *
2342  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2343  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2344  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2345  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2346  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2347  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2348  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2349  *
2350  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2351  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2352  */
2353 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2354                                    struct page *page, int colour_off,
2355                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2356 {
2357         void *freelist;
2358         void *addr = page_address(page);
2359
2360         page->s_mem = kasan_reset_tag(addr) + colour_off;
2361         page->active = 0;
2362
2363         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2364                 freelist = NULL;
2365         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2366                 /* Slab management obj is off-slab. */
2367                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2368                                               local_flags, nodeid);
2369                 if (!freelist)
2370                         return NULL;
2371         } else {
2372                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2373                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2374                                 cachep->freelist_size;
2375         }
2376
2377         return freelist;
2378 }
2379
2380 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2381 {
2382         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2383 }
2384
2385 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2386                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2387 {
2388         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2389 }
2390
2391 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2392 {
2393 #if DEBUG
2394         int i;
2395
2396         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2397                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2398
2399                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2400                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2401
2402                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2403                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2404                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2405                 }
2406                 /*
2407                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2408                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2409                  * They must also be threaded.
2410                  */
2411                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2412                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2413                                                    objp + obj_offset(cachep));
2414                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2415                         kasan_poison_object_data(
2416                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2417                 }
2418
2419                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2420                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2421                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2422                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2423                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2424                 }
2425                 /* need to poison the objs? */
2426                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2427                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2428                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2429                 }
2430         }
2431 #endif
2432 }
2433
2434 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2435 /* Hold information during a freelist initialization */
2436 union freelist_init_state {
2437         struct {
2438                 unsigned int pos;
2439                 unsigned int *list;
2440                 unsigned int count;
2441         };
2442         struct rnd_state rnd_state;
2443 };
2444
2445 /*
2446  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2447  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2448  */
2449 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2450                                 struct kmem_cache *cachep,
2451                                 unsigned int count)
2452 {
2453         bool ret;
2454         unsigned int rand;
2455
2456         /* Use best entropy available to define a random shift */
2457         rand = get_random_int();
2458
2459         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2460         if (!cachep->random_seq) {
2461                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2462                 ret = false;
2463         } else {
2464                 state->list = cachep->random_seq;
2465                 state->count = count;
2466                 state->pos = rand % count;
2467                 ret = true;
2468         }
2469         return ret;
2470 }
2471
2472 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2473 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2474 {
2475         if (state->pos >= state->count)
2476                 state->pos = 0;
2477         return state->list[state->pos++];
2478 }
2479
2480 /* Swap two freelist entries */
2481 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2482 {
2483         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2484                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2485 }
2486
2487 /*
2488  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2489  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2490  */
2491 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2492 {
2493         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2494         union freelist_init_state state;
2495         bool precomputed;
2496
2497         if (count < 2)
2498                 return false;
2499
2500         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2501
2502         /* Take a random entry as the objfreelist */
2503         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2504                 if (!precomputed)
2505                         objfreelist = count - 1;
2506                 else
2507                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2508                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2509                                                 obj_offset(cachep);
2510                 count--;
2511         }
2512
2513         /*
2514          * On early boot, generate the list dynamically.
2515          * Later use a pre-computed list for speed.
2516          */
2517         if (!precomputed) {
2518                 for (i = 0; i < count; i++)
2519                         set_free_obj(page, i, i);
2520
2521                 /* Fisher-Yates shuffle */
2522                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2523                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2524                         rand %= (i + 1);
2525                         swap_free_obj(page, i, rand);
2526                 }
2527         } else {
2528                 for (i = 0; i < count; i++)
2529                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2530         }
2531
2532         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2533                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2534
2535         return true;
2536 }
2537 #else
2538 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2539                                 struct page *page)
2540 {
2541         return false;
2542 }
2543 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2544
2545 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2546                             struct page *page)
2547 {
2548         int i;
2549         void *objp;
2550         bool shuffled;
2551
2552         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2553
2554         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2555         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2556
2557         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2558                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2559                                                 obj_offset(cachep);
2560         }
2561
2562         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2563                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2564                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2565
2566                 /* constructor could break poison info */
2567                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2568                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2569                         cachep->ctor(objp);
2570                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2571                 }
2572
2573                 if (!shuffled)
2574                         set_free_obj(page, i, i);
2575         }
2576 }
2577
2578 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2579 {
2580         void *objp;
2581
2582         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2583         page->active++;
2584
2585 #if DEBUG
2586         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2587                 set_store_user_dirty(cachep);
2588 #endif
2589
2590         return objp;
2591 }
2592
2593 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2594                         struct page *page, void *objp)
2595 {
2596         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2597 #if DEBUG
2598         unsigned int i;
2599
2600         /* Verify double free bug */
2601         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2602                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2603                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2604                                cachep->name, objp);
2605                         BUG();
2606                 }
2607         }
2608 #endif
2609         page->active--;
2610         if (!page->freelist)
2611                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2612
2613         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2614 }
2615
2616 /*
2617  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2618  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2619  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2620  */
2621 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2622                            void *freelist)
2623 {
2624         page->slab_cache = cache;
2625         page->freelist = freelist;
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2630  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2631  */
2632 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2633                                 gfp_t flags, int nodeid)
2634 {
2635         void *freelist;
2636         size_t offset;
2637         gfp_t local_flags;
2638         int page_node;
2639         struct kmem_cache_node *n;
2640         struct page *page;
2641
2642         /*
2643          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2644          * critical path in kmem_cache_alloc().
2645          */
2646         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2647                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2648                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2649                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2650                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2651                 dump_stack();
2652         }
2653         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2654         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2655
2656         check_irq_off();
2657         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2658                 local_irq_enable();
2659
2660         /*
2661          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2662          * 'nodeid'.
2663          */
2664         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2665         if (!page)
2666                 goto failed;
2667
2668         page_node = page_to_nid(page);
2669         n = get_node(cachep, page_node);
2670
2671         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2672         n->colour_next++;
2673         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2674                 n->colour_next = 0;
2675
2676         offset = n->colour_next;
2677         if (offset >= cachep->colour)
2678                 offset = 0;
2679
2680         offset *= cachep->colour_off;
2681
2682         /* Get slab management. */
2683         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2684                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2685         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2686                 goto opps1;
2687
2688         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2689
2690         kasan_poison_slab(page);
2691         cache_init_objs(cachep, page);
2692
2693         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2694                 local_irq_disable();
2695
2696         return page;
2697
2698 opps1:
2699         kmem_freepages(cachep, page);
2700 failed:
2701         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2702                 local_irq_disable();
2703         return NULL;
2704 }
2705
2706 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2707 {
2708         struct kmem_cache_node *n;
2709         void *list = NULL;
2710
2711         check_irq_off();
2712
2713         if (!page)
2714                 return;
2715
2716         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2717         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2718
2719         spin_lock(&n->list_lock);
2720         n->total_slabs++;
2721         if (!page->active) {
2722                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2723                 n->free_slabs++;
2724         } else
2725                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2726
2727         STATS_INC_GROWN(cachep);
2728         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2729         spin_unlock(&n->list_lock);
2730
2731         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2732 }
2733
2734 #if DEBUG
2735
2736 /*
2737  * Perform extra freeing checks:
2738  * - detect bad pointers.
2739  * - POISON/RED_ZONE checking
2740  */
2741 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2742 {
2743         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2744                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2745                        (unsigned long)objp);
2746                 BUG();
2747         }
2748 }
2749
2750 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2751 {
2752         unsigned long long redzone1, redzone2;
2753
2754         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2755         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2756
2757         /*
2758          * Redzone is ok.
2759          */
2760         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2761                 return;
2762
2763         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2764                 slab_error(cache, "double free detected");
2765         else
2766                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2767
2768         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2769                obj, redzone1, redzone2);
2770 }
2771
2772 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2773                                    unsigned long caller)
2774 {
2775         unsigned int objnr;
2776         struct page *page;
2777
2778         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2779
2780         objp -= obj_offset(cachep);
2781         kfree_debugcheck(objp);
2782         page = virt_to_head_page(objp);
2783
2784         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2785                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2786                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2787                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2788         }
2789         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2790                 set_store_user_dirty(cachep);
2791                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2792         }
2793
2794         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2795
2796         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2797         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2798
2799         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2800                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2801                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2802         }
2803         return objp;
2804 }
2805
2806 #else
2807 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2808 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2809 #endif
2810
2811 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2812                                                 void **list)
2813 {
2814 #if DEBUG
2815         void *next = *list;
2816         void *objp;
2817
2818         while (next) {
2819                 objp = next - obj_offset(cachep);
2820                 next = *(void **)next;
2821                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2822         }
2823 #endif
2824 }
2825
2826 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2827                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2828                                 void **list)
2829 {
2830         /* move slabp to correct slabp list: */
2831         list_del(&page->lru);
2832         if (page->active == cachep->num) {
2833                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2834                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2835 #if DEBUG
2836                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2837                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2838                                 void **objp = page->freelist;
2839
2840                                 *objp = *list;
2841                                 *list = objp;
2842                         }
2843 #endif
2844                         page->freelist = NULL;
2845                 }
2846         } else
2847                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2848 }
2849
2850 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2851 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2852                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2853 {
2854         if (!page)
2855                 return NULL;
2856
2857         if (pfmemalloc)
2858                 return page;
2859
2860         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2861                 return page;
2862
2863         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2864         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2865                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2866                 return page;
2867         }
2868
2869         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2870         list_del(&page->lru);
2871         if (!page->active) {
2872                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2873                 n->free_slabs++;
2874         } else
2875                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2876
2877         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2878                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2879                         return page;
2880         }
2881
2882         n->free_touched = 1;
2883         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2884                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2885                         n->free_slabs--;
2886                         return page;
2887                 }
2888         }
2889
2890         return NULL;
2891 }
2892
2893 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2894 {
2895         struct page *page;
2896
2897         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2898         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2899         if (!page) {
2900                 n->free_touched = 1;
2901                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2902                                                 lru);
2903                 if (page)
2904                         n->free_slabs--;
2905         }
2906
2907         if (sk_memalloc_socks())
2908                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2909
2910         return page;
2911 }
2912
2913 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2914                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2915 {
2916         struct page *page;
2917         void *obj;
2918         void *list = NULL;
2919
2920         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2921                 return NULL;
2922
2923         spin_lock(&n->list_lock);
2924         page = get_first_slab(n, true);
2925         if (!page) {
2926                 spin_unlock(&n->list_lock);
2927                 return NULL;
2928         }
2929
2930         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2931         n->free_objects--;
2932
2933         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2934
2935         spin_unlock(&n->list_lock);
2936         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2937
2938         return obj;
2939 }
2940
2941 /*
2942  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2943  * or cache_grow_end() for new slab
2944  */
2945 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2946                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2947 {
2948         /*
2949          * There must be at least one object available for
2950          * allocation.
2951          */
2952         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2953
2954         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2955                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2956                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2957                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2958
2959                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2960         }
2961
2962         return batchcount;
2963 }
2964
2965 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2966 {
2967         int batchcount;
2968         struct kmem_cache_node *n;
2969         struct array_cache *ac, *shared;
2970         int node;
2971         void *list = NULL;
2972         struct page *page;
2973
2974         check_irq_off();
2975         node = numa_mem_id();
2976
2977         ac = cpu_cache_get(cachep);
2978         batchcount = ac->batchcount;
2979         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2980                 /*
2981                  * If there was little recent activity on this cache, then
2982                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2983                  * refill bouncing.
2984                  */
2985                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2986         }
2987         n = get_node(cachep, node);
2988
2989         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2990         shared = READ_ONCE(n->shared);
2991         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2992                 goto direct_grow;
2993
2994         spin_lock(&n->list_lock);
2995         shared = READ_ONCE(n->shared);
2996
2997         /* See if we can refill from the shared array */
2998         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2999                 shared->touched = 1;
3000                 goto alloc_done;
3001         }
3002
3003         while (batchcount > 0) {
3004                 /* Get slab alloc is to come from. */
3005                 page = get_first_slab(n, false);
3006                 if (!page)
3007                         goto must_grow;
3008
3009                 check_spinlock_acquired(cachep);
3010
3011                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3012                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3013         }
3014
3015 must_grow:
3016         n->free_objects -= ac->avail;
3017 alloc_done:
3018         spin_unlock(&n->list_lock);
3019         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3020
3021 direct_grow:
3022         if (unlikely(!ac->avail)) {
3023                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3024                 if (sk_memalloc_socks()) {
3025                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3026
3027                         if (obj)
3028                                 return obj;
3029                 }
3030
3031                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3032
3033                 /*
3034                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3035                  * then ac could change.
3036                  */
3037                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3038                 if (!ac->avail && page)
3039                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3040                 cache_grow_end(cachep, page);
3041
3042                 if (!ac->avail)
3043                         return NULL;
3044         }
3045         ac->touched = 1;
3046
3047         return ac->entry[--ac->avail];
3048 }
3049
3050 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3051                                                 gfp_t flags)
3052 {
3053         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3054 }
3055
3056 #if DEBUG
3057 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3058                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3059 {
3060         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
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         ret = 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         ret = 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         ret = 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         ret = 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         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3666                 return NULL;
3667         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3668         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3669                 return cachep;
3670         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3671         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3672
3673         return ret;
3674 }
3675
3676 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3677 {
3678         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3679 }
3680 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3681
3682 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3683                 int node, unsigned long caller)
3684 {
3685         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3686 }
3687 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3688 #endif /* CONFIG_NUMA */
3689
3690 /**
3691  * __do_kmalloc - allocate memory
3692  * @size: how many bytes of memory are required.
3693  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3694  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3695  */
3696 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3697                                           unsigned long caller)
3698 {
3699         struct kmem_cache *cachep;
3700         void *ret;
3701
3702         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3703                 return NULL;
3704         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3705         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3706                 return cachep;
3707         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3708
3709         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3710         trace_kmalloc(caller, ret,
3711                       size, cachep->size, flags);
3712
3713         return ret;
3714 }
3715
3716 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3717 {
3718         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3719 }
3720 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3721
3722 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3723 {
3724         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3725 }
3726 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3727
3728 /**
3729  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3730  * @cachep: The cache the allocation was from.
3731  * @objp: The previously allocated object.
3732  *
3733  * Free an object which was previously allocated from this
3734  * cache.
3735  */
3736 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3737 {
3738         unsigned long flags;
3739         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3740         if (!cachep)
3741                 return;
3742
3743         local_irq_save(flags);
3744         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3745         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3746                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3747         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3748         local_irq_restore(flags);
3749
3750         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3751 }
3752 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3753
3754 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3755 {
3756         struct kmem_cache *s;
3757         size_t i;
3758
3759         local_irq_disable();
3760         for (i = 0; i < size; i++) {
3761                 void *objp = p[i];
3762
3763                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3764                         s = virt_to_cache(objp);
3765                 else
3766                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3767
3768                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3769                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3770                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3771
3772                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3773         }
3774         local_irq_enable();
3775
3776         /* FIXME: add tracing */
3777 }
3778 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3779
3780 /**
3781  * kfree - free previously allocated memory
3782  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3783  *
3784  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3785  *
3786  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3787  * or you will run into trouble.
3788  */
3789 void kfree(const void *objp)
3790 {
3791         struct kmem_cache *c;
3792         unsigned long flags;
3793
3794         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3795
3796         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3797                 return;
3798         local_irq_save(flags);
3799         kfree_debugcheck(objp);
3800         c = virt_to_cache(objp);
3801         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3802
3803         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3804         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3805         local_irq_restore(flags);
3806 }
3807 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3808
3809 /*
3810  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3811  */
3812 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3813 {
3814         int ret;
3815         int node;
3816         struct kmem_cache_node *n;
3817
3818         for_each_online_node(node) {
3819                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3820                 if (ret)
3821                         goto fail;
3822
3823         }
3824
3825         return 0;
3826
3827 fail:
3828         if (!cachep->list.next) {
3829                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3830                 node--;
3831                 while (node >= 0) {
3832                         n = get_node(cachep, node);
3833                         if (n) {
3834                                 kfree(n->shared);
3835                                 free_alien_cache(n->alien);
3836                                 kfree(n);
3837                                 cachep->node[node] = NULL;
3838                         }
3839                         node--;
3840                 }
3841         }
3842         return -ENOMEM;
3843 }
3844
3845 /* Always called with the slab_mutex held */
3846 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3847                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3848 {
3849         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3850         int cpu;
3851
3852         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3853         if (!cpu_cache)
3854                 return -ENOMEM;
3855
3856         prev = cachep->cpu_cache;
3857         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3858         /*
3859          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3860          * cpus, so skip the IPIs.
3861          */
3862         if (prev)
3863                 kick_all_cpus_sync();
3864
3865         check_irq_on();
3866         cachep->batchcount = batchcount;
3867         cachep->limit = limit;
3868         cachep->shared = shared;
3869
3870         if (!prev)
3871                 goto setup_node;
3872
3873         for_each_online_cpu(cpu) {
3874                 LIST_HEAD(list);
3875                 int node;
3876                 struct kmem_cache_node *n;
3877                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3878
3879                 node = cpu_to_mem(cpu);
3880                 n = get_node(cachep, node);
3881                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3882                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3883                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3884                 slabs_destroy(cachep, &list);
3885         }
3886         free_percpu(prev);
3887
3888 setup_node:
3889         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3890 }
3891
3892 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3893                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3894 {
3895         int ret;
3896         struct kmem_cache *c;
3897
3898         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3899
3900         if (slab_state < FULL)
3901                 return ret;
3902
3903         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3904                 return ret;
3905
3906         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3907         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3908                 /* return value determined by the root cache only */
3909                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3910         }
3911
3912         return ret;
3913 }
3914
3915 /* Called with slab_mutex held always */
3916 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3917 {
3918         int err;
3919         int limit = 0;
3920         int shared = 0;
3921         int batchcount = 0;
3922
3923         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3924         if (err)
3925                 goto end;
3926
3927         if (!is_root_cache(cachep)) {
3928                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3929                 limit = root->limit;
3930                 shared = root->shared;
3931                 batchcount = root->batchcount;
3932         }
3933
3934         if (limit && shared && batchcount)
3935                 goto skip_setup;
3936         /*
3937          * The head array serves three purposes:
3938          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3939          * - reduce the number of spinlock operations.
3940          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3941          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3942          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3943          * Bonwick.
3944          */
3945         if (cachep->size > 131072)
3946                 limit = 1;
3947         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3948                 limit = 8;
3949         else if (cachep->size > 1024)
3950                 limit = 24;
3951         else if (cachep->size > 256)
3952                 limit = 54;
3953         else
3954                 limit = 120;
3955
3956         /*
3957          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3958          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3959          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3960          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3961          * replaces Bonwick's magazine layer.
3962          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3963          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3964          */
3965         shared = 0;
3966         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3967                 shared = 8;
3968
3969 #if DEBUG
3970         /*
3971          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3972          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3973          */
3974         if (limit > 32)
3975                 limit = 32;
3976 #endif
3977         batchcount = (limit + 1) / 2;
3978 skip_setup:
3979         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3980 end:
3981         if (err)
3982                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3983                        cachep->name, -err);
3984         return err;
3985 }
3986
3987 /*
3988  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3989  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3990  * if drain_array() is used on the shared array.
3991  */
3992 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3993                          struct array_cache *ac, int node)
3994 {
3995         LIST_HEAD(list);
3996
3997         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3998         check_mutex_acquired();
3999
4000         if (!ac || !ac->avail)
4001                 return;
4002
4003         if (ac->touched) {
4004                 ac->touched = 0;
4005                 return;
4006         }
4007
4008         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4009         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4010         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4011
4012         slabs_destroy(cachep, &list);
4013 }
4014
4015 /**
4016  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4017  * @w: work descriptor
4018  *
4019  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4020  * Purpose:
4021  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4022  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4023  *
4024  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4025  * again on the next iteration.
4026  */
4027 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4028 {
4029         struct kmem_cache *searchp;
4030         struct kmem_cache_node *n;
4031         int node = numa_mem_id();
4032         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4033
4034         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4035                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4036                 goto out;
4037
4038         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4039                 check_irq_on();
4040
4041                 /*
4042                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4043                  * have established with reasonable certainty that
4044                  * we can do some work if the lock was obtained.
4045                  */
4046                 n = get_node(searchp, node);
4047
4048                 reap_alien(searchp, n);
4049
4050                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4051
4052                 /*
4053                  * These are racy checks but it does not matter
4054                  * if we skip one check or scan twice.
4055                  */
4056                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4057                         goto next;
4058
4059                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4060
4061                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4062
4063                 if (n->free_touched)
4064                         n->free_touched = 0;
4065                 else {
4066                         int freed;
4067
4068                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4069                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4070                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4071                 }
4072 next:
4073                 cond_resched();
4074         }
4075         check_irq_on();
4076         mutex_unlock(&slab_mutex);
4077         next_reap_node();
4078 out:
4079         /* Set up the next iteration */
4080         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4081                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4082 }
4083
4084 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4085 {
4086         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4087         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4088         unsigned long free_slabs = 0;
4089         int node;
4090         struct kmem_cache_node *n;
4091
4092         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4093                 check_irq_on();
4094                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4095
4096                 total_slabs += n->total_slabs;
4097                 free_slabs += n->free_slabs;
4098                 free_objs += n->free_objects;
4099
4100                 if (n->shared)
4101                         shared_avail += n->shared->avail;
4102
4103                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4104         }
4105         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4106         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4107         active_objs = num_objs - free_objs;
4108
4109         sinfo->active_objs = active_objs;
4110         sinfo->num_objs = num_objs;
4111         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4112         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4113         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4114         sinfo->limit = cachep->limit;
4115         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4116         sinfo->shared = cachep->shared;
4117         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4118         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4119 }
4120
4121 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4122 {
4123 #if STATS
4124         {                       /* node stats */
4125                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4126                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4127                 unsigned long grown = cachep->grown;
4128                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4129                 unsigned long errors = cachep->errors;
4130                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4131                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4132                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4133                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4134
4135                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4136                            allocs, high, grown,
4137                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4138                            node_frees, overflows);
4139         }
4140         /* cpu stats */
4141         {
4142                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4143                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4144                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4145                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4146
4147                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4148                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4149         }
4150 #endif
4151 }
4152
4153 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4154 /**
4155  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4156  * @file: unused
4157  * @buffer: user buffer
4158  * @count: data length
4159  * @ppos: unused
4160  */
4161 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4162                        size_t count, loff_t *ppos)
4163 {
4164         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4165         int limit, batchcount, shared, res;
4166         struct kmem_cache *cachep;
4167
4168         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4169                 return -EINVAL;
4170         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4171                 return -EFAULT;
4172         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4173
4174         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4175         if (!tmp)
4176                 return -EINVAL;
4177         *tmp = '\0';
4178         tmp++;
4179         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4180                 return -EINVAL;
4181
4182         /* Find the cache in the chain of caches. */
4183         mutex_lock(&slab_mutex);
4184         res = -EINVAL;
4185         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4186                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4187                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4188                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4189                                 res = 0;
4190                         } else {
4191                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4192                                                        batchcount, shared,
4193                                                        GFP_KERNEL);
4194                         }
4195                         break;
4196                 }
4197         }
4198         mutex_unlock(&slab_mutex);
4199         if (res >= 0)
4200                 res = count;
4201         return res;
4202 }
4203
4204 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4205
4206 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4207 {
4208         unsigned long *p;
4209         int l;
4210         if (!v)
4211                 return 1;
4212         l = n[1];
4213         p = n + 2;
4214         while (l) {
4215                 int i = l/2;
4216                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4217                 if (*q == v) {
4218                         q[1]++;
4219                         return 1;
4220                 }
4221                 if (*q > v) {
4222                         l = i;
4223                 } else {
4224                         p = q + 2;
4225                         l -= i + 1;
4226                 }
4227         }
4228         if (++n[1] == n[0])
4229                 return 0;
4230         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4231         p[0] = v;
4232         p[1] = 1;
4233         return 1;
4234 }
4235
4236 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4237                                                 struct page *page)
4238 {
4239         void *p;
4240         int i, j;
4241         unsigned long v;
4242
4243         if (n[0] == n[1])
4244                 return;
4245         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4246                 bool active = true;
4247
4248                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4249                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4250                                 active = false;
4251                                 break;
4252                         }
4253                 }
4254
4255                 if (!active)
4256                         continue;
4257
4258                 /*
4259                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4260                  * mapping is established when actual object allocation and
4261                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4262                  * cache.
4263                  */
4264                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4265                         continue;
4266
4267                 if (!add_caller(n, v))
4268                         return;
4269         }
4270 }
4271
4272 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4273 {
4274 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4275         unsigned long offset, size;
4276         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4277
4278         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4279                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4280                 if (modname[0])
4281                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4282                 return;
4283         }
4284 #endif
4285         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4286 }
4287
4288 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4289 {
4290         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4291         struct page *page;
4292         struct kmem_cache_node *n;
4293         const char *name;
4294         unsigned long *x = m->private;
4295         int node;
4296         int i;
4297
4298         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4299                 return 0;
4300         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4301                 return 0;
4302
4303         /*
4304          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4305          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4306          * during the processing, information would be wrong so restart
4307          * whole processing.
4308          */
4309         do {
4310                 set_store_user_clean(cachep);
4311                 drain_cpu_caches(cachep);
4312
4313                 x[1] = 0;
4314
4315                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4316
4317                         check_irq_on();
4318                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4319
4320                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4321                                 handle_slab(x, cachep, page);
4322                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4323                                 handle_slab(x, cachep, page);
4324                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4325                 }
4326         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4327
4328         name = cachep->name;
4329         if (x[0] == x[1]) {
4330                 /* Increase the buffer size */
4331                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4332                 m->private = kcalloc(x[0] * 4, sizeof(unsigned long),
4333                                      GFP_KERNEL);
4334                 if (!m->private) {
4335                         /* Too bad, we are really out */
4336                         m->private = x;
4337                         mutex_lock(&slab_mutex);
4338                         return -ENOMEM;
4339                 }
4340                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4341                 kfree(x);
4342                 mutex_lock(&slab_mutex);
4343                 /* Now make sure this entry will be retried */
4344                 m->count = m->size;
4345                 return 0;
4346         }
4347         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4348                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4349                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4350                 seq_putc(m, '\n');
4351         }
4352
4353         return 0;
4354 }
4355
4356 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4357         .start = slab_start,
4358         .next = slab_next,
4359         .stop = slab_stop,
4360         .show = leaks_show,
4361 };
4362
4363 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4364 {
4365         unsigned long *n;
4366
4367         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4368         if (!n)
4369                 return -ENOMEM;
4370
4371         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4372
4373         return 0;
4374 }
4375
4376 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4377         .open           = slabstats_open,
4378         .read           = seq_read,
4379         .llseek         = seq_lseek,
4380         .release        = seq_release_private,
4381 };
4382 #endif
4383
4384 static int __init slab_proc_init(void)
4385 {
4386 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4387         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4388 #endif
4389         return 0;
4390 }
4391 module_init(slab_proc_init);
4392
4393 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4394 /*
4395  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4396  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4397  * cache's usercopy region.
4398  *
4399  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4400  * to indicate an error.
4401  */
4402 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4403                          bool to_user)
4404 {
4405         struct kmem_cache *cachep;
4406         unsigned int objnr;
4407         unsigned long offset;
4408
4409         /* Find and validate object. */
4410         cachep = page->slab_cache;
4411         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4412         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4413
4414         /* Find offset within object. */
4415         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4416
4417         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4418         if (offset >= cachep->useroffset &&
4419             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4420             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4421                 return;
4422
4423         /*
4424          * If the copy is still within the allocated object, produce
4425          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4426          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4427          * whitelists.
4428          */
4429         if (usercopy_fallback &&
4430             offset <= cachep->object_size &&
4431             n <= cachep->object_size - offset) {
4432                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4433                 return;
4434         }
4435
4436         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4437 }
4438 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4439
4440 /**
4441  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4442  * @objp: Pointer to the object
4443  *
4444  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4445  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4446  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4447  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4448  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4449  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4450  * must not be freed during the duration of the call.
4451  */
4452 size_t ksize(const void *objp)
4453 {
4454         size_t size;
4455
4456         BUG_ON(!objp);
4457         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4458                 return 0;
4459
4460         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4461         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4462          * so we need to unpoison this area.
4463          */
4464         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4465
4466         return size;
4467 }
4468 EXPORT_SYMBOL(ksize);