Merge remote-tracking branches 'asoc/topic/bcm2835', 'asoc/topic/cs42l56' and 'asoc...
[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/kmemcheck.h>
118 #include        <linux/memory.h>
119 #include        <linux/prefetch.h>
120 #include        <linux/sched/task_stack.h>
121
122 #include        <net/sock.h>
123
124 #include        <asm/cacheflush.h>
125 #include        <asm/tlbflush.h>
126 #include        <asm/page.h>
127
128 #include <trace/events/kmem.h>
129
130 #include        "internal.h"
131
132 #include        "slab.h"
133
134 /*
135  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
136  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
137  *
138  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
139  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
140  *
141  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
142  */
143
144 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
145 #define DEBUG           1
146 #define STATS           1
147 #define FORCED_DEBUG    1
148 #else
149 #define DEBUG           0
150 #define STATS           0
151 #define FORCED_DEBUG    0
152 #endif
153
154 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
155 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
156 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
157
158 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
159 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
160 #endif
161
162 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
163                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
164
165 #if FREELIST_BYTE_INDEX
166 typedef unsigned char freelist_idx_t;
167 #else
168 typedef unsigned short freelist_idx_t;
169 #endif
170
171 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
172
173 /*
174  * struct array_cache
175  *
176  * Purpose:
177  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
178  * - reduce the number of linked list operations
179  * - reduce spinlock operations
180  *
181  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
182  * footprint.
183  *
184  */
185 struct array_cache {
186         unsigned int avail;
187         unsigned int limit;
188         unsigned int batchcount;
189         unsigned int touched;
190         void *entry[];  /*
191                          * Must have this definition in here for the proper
192                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
193                          * the entries.
194                          */
195 };
196
197 struct alien_cache {
198         spinlock_t lock;
199         struct array_cache ac;
200 };
201
202 /*
203  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
204  */
205 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
206 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
207 #define CACHE_CACHE 0
208 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
209
210 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
211                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
212 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
213                         int node, struct list_head *list);
214 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
215 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
216 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
217
218 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
219                                                 void **list);
220 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
221                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
222                                 void **list);
223 static int slab_early_init = 1;
224
225 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
226
227 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
228 {
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
231         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
232         parent->total_slabs = 0;
233         parent->free_slabs = 0;
234         parent->shared = NULL;
235         parent->alien = NULL;
236         parent->colour_next = 0;
237         spin_lock_init(&parent->list_lock);
238         parent->free_objects = 0;
239         parent->free_touched = 0;
240 }
241
242 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
243         do {                                                            \
244                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
245                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
246         } while (0)
247
248 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
249         do {                                                            \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
252         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
253         } while (0)
254
255 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
256 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
257 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
258 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
259
260 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
261 /*
262  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
263  * cpucache drain/refill cycles.
264  *
265  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
266  * which could lock up otherwise freeable slabs.
267  */
268 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
269 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
270
271 #if STATS
272 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
273 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
274 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
275 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
276 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
277 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
278         do {                                                            \
279                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
280                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
281         } while (0)
282 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
283 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
284 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
285 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
286 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
287         do {                                                            \
288                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
289                         (x)->max_freeable = i;                          \
290         } while (0)
291 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
292 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
293 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
294 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
295 #else
296 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
299 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
300 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
301 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
302 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
304 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
306 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
308 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
310 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
311 #endif
312
313 #if DEBUG
314
315 /*
316  * memory layout of objects:
317  * 0            : objp
318  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
319  *              the end of an object is aligned with the end of the real
320  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
321  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
322  *              redzone word.
323  * cachep->obj_offset: The real object.
324  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
325  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
326  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
327  */
328 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
329 {
330         return cachep->obj_offset;
331 }
332
333 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
334 {
335         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
336         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
337                                       sizeof(unsigned long long));
338 }
339
340 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
341 {
342         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
343         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
344                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
345                                               sizeof(unsigned long long) -
346                                               REDZONE_ALIGN);
347         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
348                                        sizeof(unsigned long long));
349 }
350
351 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
352 {
353         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
354         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
355 }
356
357 #else
358
359 #define obj_offset(x)                   0
360 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
362 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
363
364 #endif
365
366 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
367
368 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
369 {
370         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
371 }
372
373 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
374 {
375         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
376 }
377
378 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
379 {
380         if (is_store_user_clean(cachep))
381                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
382 }
383
384 #else
385 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
386
387 #endif
388
389 /*
390  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
391  * overridden on the command line.
392  */
393 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
394 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
395 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
396 static bool slab_max_order_set __initdata;
397
398 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
399 {
400         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
401         return page->slab_cache;
402 }
403
404 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
405                                  unsigned int idx)
406 {
407         return page->s_mem + cache->size * idx;
408 }
409
410 /*
411  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
412  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
413  *   we can replace (offset / cache->size) by
414  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
415  */
416 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
417                                         const struct page *page, void *obj)
418 {
419         u32 offset = (obj - page->s_mem);
420         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
421 }
422
423 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
424 /* internal cache of cache description objs */
425 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
426         .batchcount = 1,
427         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
428         .shared = 1,
429         .size = sizeof(struct kmem_cache),
430         .name = "kmem_cache",
431 };
432
433 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
434
435 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
436 {
437         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
438 }
439
440 /*
441  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
442  */
443 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
444                 unsigned long flags, size_t *left_over)
445 {
446         unsigned int num;
447         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
448
449         /*
450          * The slab management structure can be either off the slab or
451          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
452          * slab is used for:
453          *
454          * - @buffer_size bytes for each object
455          * - One freelist_idx_t for each object
456          *
457          * We don't need to consider alignment of freelist because
458          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
459          * at the correct alignment.
460          *
461          * If the slab management structure is off the slab, then the
462          * alignment will already be calculated into the size. Because
463          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
464          * correct alignment when allocated.
465          */
466         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
467                 num = slab_size / buffer_size;
468                 *left_over = slab_size % buffer_size;
469         } else {
470                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
471                 *left_over = slab_size %
472                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
473         }
474
475         return num;
476 }
477
478 #if DEBUG
479 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
480
481 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
482                         char *msg)
483 {
484         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
485                function, cachep->name, msg);
486         dump_stack();
487         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
488 }
489 #endif
490
491 /*
492  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
493  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
494  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
495  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
496  * line
497   */
498
499 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
500 static int __init noaliencache_setup(char *s)
501 {
502         use_alien_caches = 0;
503         return 1;
504 }
505 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
506
507 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
508 {
509         get_option(&str, &slab_max_order);
510         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
511                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
512         slab_max_order_set = true;
513
514         return 1;
515 }
516 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
517
518 #ifdef CONFIG_NUMA
519 /*
520  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
521  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
522  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
523  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
524  */
525 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
526
527 static void init_reap_node(int cpu)
528 {
529         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
530                                                     node_online_map);
531 }
532
533 static void next_reap_node(void)
534 {
535         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
536
537         node = next_node_in(node, node_online_map);
538         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
539 }
540
541 #else
542 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
543 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
544 #endif
545
546 /*
547  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
548  * via the workqueue/eventd.
549  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
550  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
551  * lock.
552  */
553 static void start_cpu_timer(int cpu)
554 {
555         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
556
557         if (reap_work->work.func == NULL) {
558                 init_reap_node(cpu);
559                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
560                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
561                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
562         }
563 }
564
565 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
566 {
567         /*
568          * The array_cache structures contain pointers to free object.
569          * However, when such objects are allocated or transferred to another
570          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
571          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
572          * not scan such objects.
573          */
574         kmemleak_no_scan(ac);
575         if (ac) {
576                 ac->avail = 0;
577                 ac->limit = limit;
578                 ac->batchcount = batch;
579                 ac->touched = 0;
580         }
581 }
582
583 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
584                                             int batchcount, gfp_t gfp)
585 {
586         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
587         struct array_cache *ac = NULL;
588
589         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
590         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
591         return ac;
592 }
593
594 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
595                                         struct page *page, void *objp)
596 {
597         struct kmem_cache_node *n;
598         int page_node;
599         LIST_HEAD(list);
600
601         page_node = page_to_nid(page);
602         n = get_node(cachep, page_node);
603
604         spin_lock(&n->list_lock);
605         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
606         spin_unlock(&n->list_lock);
607
608         slabs_destroy(cachep, &list);
609 }
610
611 /*
612  * Transfer objects in one arraycache to another.
613  * Locking must be handled by the caller.
614  *
615  * Return the number of entries transferred.
616  */
617 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
618                 struct array_cache *from, unsigned int max)
619 {
620         /* Figure out how many entries to transfer */
621         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
622
623         if (!nr)
624                 return 0;
625
626         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
627                         sizeof(void *) *nr);
628
629         from->avail -= nr;
630         to->avail += nr;
631         return nr;
632 }
633
634 #ifndef CONFIG_NUMA
635
636 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
637 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
638
639 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
640                                                 int limit, gfp_t gfp)
641 {
642         return NULL;
643 }
644
645 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
646 {
647 }
648
649 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
650 {
651         return 0;
652 }
653
654 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
655                 gfp_t flags)
656 {
657         return NULL;
658 }
659
660 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
661                  gfp_t flags, int nodeid)
662 {
663         return NULL;
664 }
665
666 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
667 {
668         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
669 }
670
671 #else   /* CONFIG_NUMA */
672
673 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
674 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
675
676 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
677                                                 int batch, gfp_t gfp)
678 {
679         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
680         struct alien_cache *alc = NULL;
681
682         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
683         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
684         spin_lock_init(&alc->lock);
685         return alc;
686 }
687
688 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
689 {
690         struct alien_cache **alc_ptr;
691         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
692         int i;
693
694         if (limit > 1)
695                 limit = 12;
696         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
697         if (!alc_ptr)
698                 return NULL;
699
700         for_each_node(i) {
701                 if (i == node || !node_online(i))
702                         continue;
703                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
704                 if (!alc_ptr[i]) {
705                         for (i--; i >= 0; i--)
706                                 kfree(alc_ptr[i]);
707                         kfree(alc_ptr);
708                         return NULL;
709                 }
710         }
711         return alc_ptr;
712 }
713
714 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
715 {
716         int i;
717
718         if (!alc_ptr)
719                 return;
720         for_each_node(i)
721             kfree(alc_ptr[i]);
722         kfree(alc_ptr);
723 }
724
725 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
726                                 struct array_cache *ac, int node,
727                                 struct list_head *list)
728 {
729         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
730
731         if (ac->avail) {
732                 spin_lock(&n->list_lock);
733                 /*
734                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
735                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
736                  * into the free lists and getting them back later.
737                  */
738                 if (n->shared)
739                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
740
741                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
742                 ac->avail = 0;
743                 spin_unlock(&n->list_lock);
744         }
745 }
746
747 /*
748  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
749  */
750 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
751 {
752         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
753
754         if (n->alien) {
755                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
756                 struct array_cache *ac;
757
758                 if (alc) {
759                         ac = &alc->ac;
760                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
761                                 LIST_HEAD(list);
762
763                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
764                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
765                                 slabs_destroy(cachep, &list);
766                         }
767                 }
768         }
769 }
770
771 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
772                                 struct alien_cache **alien)
773 {
774         int i = 0;
775         struct alien_cache *alc;
776         struct array_cache *ac;
777         unsigned long flags;
778
779         for_each_online_node(i) {
780                 alc = alien[i];
781                 if (alc) {
782                         LIST_HEAD(list);
783
784                         ac = &alc->ac;
785                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
786                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
787                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
788                         slabs_destroy(cachep, &list);
789                 }
790         }
791 }
792
793 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
794                                 int node, int page_node)
795 {
796         struct kmem_cache_node *n;
797         struct alien_cache *alien = NULL;
798         struct array_cache *ac;
799         LIST_HEAD(list);
800
801         n = get_node(cachep, node);
802         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
803         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
804                 alien = n->alien[page_node];
805                 ac = &alien->ac;
806                 spin_lock(&alien->lock);
807                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
808                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
809                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
810                 }
811                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
812                 spin_unlock(&alien->lock);
813                 slabs_destroy(cachep, &list);
814         } else {
815                 n = get_node(cachep, page_node);
816                 spin_lock(&n->list_lock);
817                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
818                 spin_unlock(&n->list_lock);
819                 slabs_destroy(cachep, &list);
820         }
821         return 1;
822 }
823
824 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
825 {
826         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
827         int node = numa_mem_id();
828         /*
829          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
830          * cache on this cpu.
831          */
832         if (likely(node == page_node))
833                 return 0;
834
835         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
836 }
837
838 /*
839  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
840  * warn about failures.
841  */
842 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
843 {
844         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
845 }
846 #endif
847
848 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
849 {
850         struct kmem_cache_node *n;
851
852         /*
853          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
854          * begin anything. Make sure some other cpu on this
855          * node has not already allocated this
856          */
857         n = get_node(cachep, node);
858         if (n) {
859                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
860                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
861                                 cachep->num;
862                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
863
864                 return 0;
865         }
866
867         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
868         if (!n)
869                 return -ENOMEM;
870
871         kmem_cache_node_init(n);
872         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
873                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
874
875         n->free_limit =
876                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
877
878         /*
879          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
880          * come and go.  slab_mutex is sufficient
881          * protection here.
882          */
883         cachep->node[node] = n;
884
885         return 0;
886 }
887
888 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
889 /*
890  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
891  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
892  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
893  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
894  * already in use.
895  *
896  * Must hold slab_mutex.
897  */
898 static int init_cache_node_node(int node)
899 {
900         int ret;
901         struct kmem_cache *cachep;
902
903         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
904                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
905                 if (ret)
906                         return ret;
907         }
908
909         return 0;
910 }
911 #endif
912
913 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
914                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
915 {
916         int ret = -ENOMEM;
917         struct kmem_cache_node *n;
918         struct array_cache *old_shared = NULL;
919         struct array_cache *new_shared = NULL;
920         struct alien_cache **new_alien = NULL;
921         LIST_HEAD(list);
922
923         if (use_alien_caches) {
924                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
925                 if (!new_alien)
926                         goto fail;
927         }
928
929         if (cachep->shared) {
930                 new_shared = alloc_arraycache(node,
931                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
932                 if (!new_shared)
933                         goto fail;
934         }
935
936         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
937         if (ret)
938                 goto fail;
939
940         n = get_node(cachep, node);
941         spin_lock_irq(&n->list_lock);
942         if (n->shared && force_change) {
943                 free_block(cachep, n->shared->entry,
944                                 n->shared->avail, node, &list);
945                 n->shared->avail = 0;
946         }
947
948         if (!n->shared || force_change) {
949                 old_shared = n->shared;
950                 n->shared = new_shared;
951                 new_shared = NULL;
952         }
953
954         if (!n->alien) {
955                 n->alien = new_alien;
956                 new_alien = NULL;
957         }
958
959         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
960         slabs_destroy(cachep, &list);
961
962         /*
963          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
964          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
965          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
966          * freed after synchronize_sched().
967          */
968         if (old_shared && force_change)
969                 synchronize_sched();
970
971 fail:
972         kfree(old_shared);
973         kfree(new_shared);
974         free_alien_cache(new_alien);
975
976         return ret;
977 }
978
979 #ifdef CONFIG_SMP
980
981 static void cpuup_canceled(long cpu)
982 {
983         struct kmem_cache *cachep;
984         struct kmem_cache_node *n = NULL;
985         int node = cpu_to_mem(cpu);
986         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
987
988         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
989                 struct array_cache *nc;
990                 struct array_cache *shared;
991                 struct alien_cache **alien;
992                 LIST_HEAD(list);
993
994                 n = get_node(cachep, node);
995                 if (!n)
996                         continue;
997
998                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
999
1000                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1001                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1002
1003                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1004                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1005                 if (nc) {
1006                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1007                         nc->avail = 0;
1008                 }
1009
1010                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1011                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1012                         goto free_slab;
1013                 }
1014
1015                 shared = n->shared;
1016                 if (shared) {
1017                         free_block(cachep, shared->entry,
1018                                    shared->avail, node, &list);
1019                         n->shared = NULL;
1020                 }
1021
1022                 alien = n->alien;
1023                 n->alien = NULL;
1024
1025                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1026
1027                 kfree(shared);
1028                 if (alien) {
1029                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1030                         free_alien_cache(alien);
1031                 }
1032
1033 free_slab:
1034                 slabs_destroy(cachep, &list);
1035         }
1036         /*
1037          * In the previous loop, all the objects were freed to
1038          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1039          * shrink each nodelist to its limit.
1040          */
1041         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1042                 n = get_node(cachep, node);
1043                 if (!n)
1044                         continue;
1045                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1046         }
1047 }
1048
1049 static int cpuup_prepare(long cpu)
1050 {
1051         struct kmem_cache *cachep;
1052         int node = cpu_to_mem(cpu);
1053         int err;
1054
1055         /*
1056          * We need to do this right in the beginning since
1057          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1058          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1059          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1060          */
1061         err = init_cache_node_node(node);
1062         if (err < 0)
1063                 goto bad;
1064
1065         /*
1066          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1067          * array caches
1068          */
1069         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1070                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1071                 if (err)
1072                         goto bad;
1073         }
1074
1075         return 0;
1076 bad:
1077         cpuup_canceled(cpu);
1078         return -ENOMEM;
1079 }
1080
1081 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1082 {
1083         int err;
1084
1085         mutex_lock(&slab_mutex);
1086         err = cpuup_prepare(cpu);
1087         mutex_unlock(&slab_mutex);
1088         return err;
1089 }
1090
1091 /*
1092  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1093  * offline.
1094  *
1095  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1096  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1097  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1098  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1099  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1100  */
1101 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1102 {
1103         mutex_lock(&slab_mutex);
1104         cpuup_canceled(cpu);
1105         mutex_unlock(&slab_mutex);
1106         return 0;
1107 }
1108 #endif
1109
1110 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1111 {
1112         start_cpu_timer(cpu);
1113         return 0;
1114 }
1115
1116 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1117 {
1118         /*
1119          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1120          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1121          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1122          * timer.
1123          */
1124         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1125         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1126         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1127         return 0;
1128 }
1129
1130 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1131 /*
1132  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1133  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1134  * removed.
1135  *
1136  * Must hold slab_mutex.
1137  */
1138 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1139 {
1140         struct kmem_cache *cachep;
1141         int ret = 0;
1142
1143         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1144                 struct kmem_cache_node *n;
1145
1146                 n = get_node(cachep, node);
1147                 if (!n)
1148                         continue;
1149
1150                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1151
1152                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1153                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1154                         ret = -EBUSY;
1155                         break;
1156                 }
1157         }
1158         return ret;
1159 }
1160
1161 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1162                                         unsigned long action, void *arg)
1163 {
1164         struct memory_notify *mnb = arg;
1165         int ret = 0;
1166         int nid;
1167
1168         nid = mnb->status_change_nid;
1169         if (nid < 0)
1170                 goto out;
1171
1172         switch (action) {
1173         case MEM_GOING_ONLINE:
1174                 mutex_lock(&slab_mutex);
1175                 ret = init_cache_node_node(nid);
1176                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1177                 break;
1178         case MEM_GOING_OFFLINE:
1179                 mutex_lock(&slab_mutex);
1180                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1181                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1182                 break;
1183         case MEM_ONLINE:
1184         case MEM_OFFLINE:
1185         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1186         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1187                 break;
1188         }
1189 out:
1190         return notifier_from_errno(ret);
1191 }
1192 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1193
1194 /*
1195  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1196  */
1197 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1198                                 int nodeid)
1199 {
1200         struct kmem_cache_node *ptr;
1201
1202         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1203         BUG_ON(!ptr);
1204
1205         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1206         /*
1207          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1208          */
1209         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1210
1211         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1212         cachep->node[nodeid] = ptr;
1213 }
1214
1215 /*
1216  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1217  * size of kmem_cache_node.
1218  */
1219 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1220 {
1221         int node;
1222
1223         for_each_online_node(node) {
1224                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1225                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1226                     REAPTIMEOUT_NODE +
1227                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1228         }
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1233  * before smp_init().
1234  */
1235 void __init kmem_cache_init(void)
1236 {
1237         int i;
1238
1239         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1240                                         sizeof(struct rcu_head));
1241         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1242
1243         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1244                 use_alien_caches = 0;
1245
1246         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1247                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1248
1249         /*
1250          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1251          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1252          * not overridden on the command line.
1253          */
1254         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1255                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1256
1257         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1258          * from caches that do not exist yet:
1259          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1260          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1261          *    kmem_cache is statically allocated.
1262          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1263          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1264          *    array at the end of the bootstrap.
1265          * 2) Create the first kmalloc cache.
1266          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1267          *    An __init data area is used for the head array.
1268          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1269          *    head arrays.
1270          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1271          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1272          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1273          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1274          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1275          */
1276
1277         /* 1) create the kmem_cache */
1278
1279         /*
1280          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1281          */
1282         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1283                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1284                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1285                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1286         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1287         slab_state = PARTIAL;
1288
1289         /*
1290          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1291          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1292          */
1293         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1294                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1295                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1296         slab_state = PARTIAL_NODE;
1297         setup_kmalloc_cache_index_table();
1298
1299         slab_early_init = 0;
1300
1301         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1302         {
1303                 int nid;
1304
1305                 for_each_online_node(nid) {
1306                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1307
1308                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1309                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1310                 }
1311         }
1312
1313         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1314 }
1315
1316 void __init kmem_cache_init_late(void)
1317 {
1318         struct kmem_cache *cachep;
1319
1320         slab_state = UP;
1321
1322         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1323         mutex_lock(&slab_mutex);
1324         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1325                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1326                         BUG();
1327         mutex_unlock(&slab_mutex);
1328
1329         /* Done! */
1330         slab_state = FULL;
1331
1332 #ifdef CONFIG_NUMA
1333         /*
1334          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1335          * node.
1336          */
1337         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1338 #endif
1339
1340         /*
1341          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1342          * of the kernel is not yet operational.
1343          */
1344 }
1345
1346 static int __init cpucache_init(void)
1347 {
1348         int ret;
1349
1350         /*
1351          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1352          */
1353         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1354                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1355         WARN_ON(ret < 0);
1356
1357         /* Done! */
1358         slab_state = FULL;
1359         return 0;
1360 }
1361 __initcall(cpucache_init);
1362
1363 static noinline void
1364 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1365 {
1366 #if DEBUG
1367         struct kmem_cache_node *n;
1368         unsigned long flags;
1369         int node;
1370         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1371                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1372
1373         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1374                 return;
1375
1376         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1377                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1378         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1379                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1380
1381         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1382                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1383
1384                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1385                 total_slabs = n->total_slabs;
1386                 free_slabs = n->free_slabs;
1387                 free_objs = n->free_objects;
1388                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1389
1390                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1391                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1392                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1393                         total_slabs * cachep->num);
1394         }
1395 #endif
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1400  * kmem_cache_node ->list_lock.
1401  *
1402  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1403  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1404  * would be relatively rare and ignorable.
1405  */
1406 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1407                                                                 int nodeid)
1408 {
1409         struct page *page;
1410         int nr_pages;
1411
1412         flags |= cachep->allocflags;
1413         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1414                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1415
1416         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1417         if (!page) {
1418                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1419                 return NULL;
1420         }
1421
1422         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1423                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1424                 return NULL;
1425         }
1426
1427         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1428         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1429                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1430         else
1431                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1432
1433         __SetPageSlab(page);
1434         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1435         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1436                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1437
1438         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1439                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1440
1441                 if (cachep->ctor)
1442                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1443                 else
1444                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1445         }
1446
1447         return page;
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Interface to system's page release.
1452  */
1453 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1454 {
1455         int order = cachep->gfporder;
1456         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1457
1458         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1459
1460         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1461                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1462         else
1463                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1464
1465         BUG_ON(!PageSlab(page));
1466         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1467         __ClearPageSlab(page);
1468         page_mapcount_reset(page);
1469         page->mapping = NULL;
1470
1471         if (current->reclaim_state)
1472                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1473         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1474         __free_pages(page, order);
1475 }
1476
1477 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1478 {
1479         struct kmem_cache *cachep;
1480         struct page *page;
1481
1482         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1483         cachep = page->slab_cache;
1484
1485         kmem_freepages(cachep, page);
1486 }
1487
1488 #if DEBUG
1489 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1490 {
1491         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1492                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1493                 return true;
1494
1495         return false;
1496 }
1497
1498 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1499 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1500                             unsigned long caller)
1501 {
1502         int size = cachep->object_size;
1503
1504         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1505
1506         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1507                 return;
1508
1509         *addr++ = 0x12345678;
1510         *addr++ = caller;
1511         *addr++ = smp_processor_id();
1512         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1513         {
1514                 unsigned long *sptr = &caller;
1515                 unsigned long svalue;
1516
1517                 while (!kstack_end(sptr)) {
1518                         svalue = *sptr++;
1519                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1520                                 *addr++ = svalue;
1521                                 size -= sizeof(unsigned long);
1522                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1523                                         break;
1524                         }
1525                 }
1526
1527         }
1528         *addr++ = 0x87654321;
1529 }
1530
1531 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1532                                 int map, unsigned long caller)
1533 {
1534         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1535                 return;
1536
1537         if (caller)
1538                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1539
1540         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1541 }
1542
1543 #else
1544 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1545                                 int map, unsigned long caller) {}
1546
1547 #endif
1548
1549 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1550 {
1551         int size = cachep->object_size;
1552         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1553
1554         memset(addr, val, size);
1555         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1556 }
1557
1558 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1559 {
1560         int i;
1561         unsigned char error = 0;
1562         int bad_count = 0;
1563
1564         pr_err("%03x: ", offset);
1565         for (i = 0; i < limit; i++) {
1566                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1567                         error = data[offset + i];
1568                         bad_count++;
1569                 }
1570         }
1571         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1572                         &data[offset], limit, 1);
1573
1574         if (bad_count == 1) {
1575                 error ^= POISON_FREE;
1576                 if (!(error & (error - 1))) {
1577                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1578 #ifdef CONFIG_X86
1579                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1580 #else
1581                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1582 #endif
1583                 }
1584         }
1585 }
1586 #endif
1587
1588 #if DEBUG
1589
1590 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1591 {
1592         int i, size;
1593         char *realobj;
1594
1595         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1596                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1597                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1598                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1599         }
1600
1601         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1602                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1603                        *dbg_userword(cachep, objp),
1604                        *dbg_userword(cachep, objp));
1605         }
1606         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1607         size = cachep->object_size;
1608         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1609                 int limit;
1610                 limit = 16;
1611                 if (i + limit > size)
1612                         limit = size - i;
1613                 dump_line(realobj, i, limit);
1614         }
1615 }
1616
1617 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1618 {
1619         char *realobj;
1620         int size, i;
1621         int lines = 0;
1622
1623         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1624                 return;
1625
1626         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1627         size = cachep->object_size;
1628
1629         for (i = 0; i < size; i++) {
1630                 char exp = POISON_FREE;
1631                 if (i == size - 1)
1632                         exp = POISON_END;
1633                 if (realobj[i] != exp) {
1634                         int limit;
1635                         /* Mismatch ! */
1636                         /* Print header */
1637                         if (lines == 0) {
1638                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1639                                        print_tainted(), cachep->name,
1640                                        realobj, size);
1641                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1642                         }
1643                         /* Hexdump the affected line */
1644                         i = (i / 16) * 16;
1645                         limit = 16;
1646                         if (i + limit > size)
1647                                 limit = size - i;
1648                         dump_line(realobj, i, limit);
1649                         i += 16;
1650                         lines++;
1651                         /* Limit to 5 lines */
1652                         if (lines > 5)
1653                                 break;
1654                 }
1655         }
1656         if (lines != 0) {
1657                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1658                  * exist:
1659                  */
1660                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1661                 unsigned int objnr;
1662
1663                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1664                 if (objnr) {
1665                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1666                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1667                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1668                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1669                 }
1670                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1671                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1672                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1673                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1674                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1675                 }
1676         }
1677 }
1678 #endif
1679
1680 #if DEBUG
1681 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1682                                                 struct page *page)
1683 {
1684         int i;
1685
1686         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1687                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1688                         POISON_FREE);
1689         }
1690
1691         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1692                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1693
1694                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1695                         check_poison_obj(cachep, objp);
1696                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1697                 }
1698                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1699                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1700                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1701                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1702                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1703                 }
1704         }
1705 }
1706 #else
1707 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1708                                                 struct page *page)
1709 {
1710 }
1711 #endif
1712
1713 /**
1714  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1715  * @cachep: cache pointer being destroyed
1716  * @page: page pointer being destroyed
1717  *
1718  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1719  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1720  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1721  */
1722 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1723 {
1724         void *freelist;
1725
1726         freelist = page->freelist;
1727         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1728         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1729                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1730         else
1731                 kmem_freepages(cachep, page);
1732
1733         /*
1734          * From now on, we don't use freelist
1735          * although actual page can be freed in rcu context
1736          */
1737         if (OFF_SLAB(cachep))
1738                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1739 }
1740
1741 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1742 {
1743         struct page *page, *n;
1744
1745         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1746                 list_del(&page->lru);
1747                 slab_destroy(cachep, page);
1748         }
1749 }
1750
1751 /**
1752  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1753  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1754  * @size: size of objects to be created in this cache.
1755  * @flags: slab allocation flags
1756  *
1757  * Also calculates the number of objects per slab.
1758  *
1759  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1760  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1761  * towards high-order requests, this should be changed.
1762  */
1763 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1764                                 size_t size, unsigned long flags)
1765 {
1766         size_t left_over = 0;
1767         int gfporder;
1768
1769         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1770                 unsigned int num;
1771                 size_t remainder;
1772
1773                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1774                 if (!num)
1775                         continue;
1776
1777                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1778                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1779                         break;
1780
1781                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1782                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1783                         size_t freelist_size;
1784
1785                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1786                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1787                         if (!freelist_cache)
1788                                 continue;
1789
1790                         /*
1791                          * Needed to avoid possible looping condition
1792                          * in cache_grow_begin()
1793                          */
1794                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1795                                 continue;
1796
1797                         /* check if off slab has enough benefit */
1798                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1799                                 continue;
1800                 }
1801
1802                 /* Found something acceptable - save it away */
1803                 cachep->num = num;
1804                 cachep->gfporder = gfporder;
1805                 left_over = remainder;
1806
1807                 /*
1808                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1809                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1810                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1811                  */
1812                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1813                         break;
1814
1815                 /*
1816                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1817                  * currently bad for the gfp()s.
1818                  */
1819                 if (gfporder >= slab_max_order)
1820                         break;
1821
1822                 /*
1823                  * Acceptable internal fragmentation?
1824                  */
1825                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1826                         break;
1827         }
1828         return left_over;
1829 }
1830
1831 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1832                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1833 {
1834         int cpu;
1835         size_t size;
1836         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1837
1838         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1839         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1840
1841         if (!cpu_cache)
1842                 return NULL;
1843
1844         for_each_possible_cpu(cpu) {
1845                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1846                                 entries, batchcount);
1847         }
1848
1849         return cpu_cache;
1850 }
1851
1852 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1853 {
1854         if (slab_state >= FULL)
1855                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1856
1857         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1858         if (!cachep->cpu_cache)
1859                 return 1;
1860
1861         if (slab_state == DOWN) {
1862                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1863                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1864         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1865                 /* For kmem_cache_node */
1866                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1867         } else {
1868                 int node;
1869
1870                 for_each_online_node(node) {
1871                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1872                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1873                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1874                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1875                 }
1876         }
1877
1878         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1879                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1880                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1881
1882         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1883         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1884         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1885         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1886         cachep->batchcount = 1;
1887         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1892         unsigned long flags, const char *name,
1893         void (*ctor)(void *))
1894 {
1895         return flags;
1896 }
1897
1898 struct kmem_cache *
1899 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1900                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1901 {
1902         struct kmem_cache *cachep;
1903
1904         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1905         if (cachep) {
1906                 cachep->refcount++;
1907
1908                 /*
1909                  * Adjust the object sizes so that we clear
1910                  * the complete object on kzalloc.
1911                  */
1912                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1913         }
1914         return cachep;
1915 }
1916
1917 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1918                         size_t size, unsigned long flags)
1919 {
1920         size_t left;
1921
1922         cachep->num = 0;
1923
1924         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1925                 return false;
1926
1927         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1928                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1929         if (!cachep->num)
1930                 return false;
1931
1932         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1933                 return false;
1934
1935         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1936
1937         return true;
1938 }
1939
1940 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1941                         size_t size, unsigned long flags)
1942 {
1943         size_t left;
1944
1945         cachep->num = 0;
1946
1947         /*
1948          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1949          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1950          */
1951         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1952                 return false;
1953
1954         /*
1955          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1956          * off-slab (should allow better packing of objs).
1957          */
1958         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1959         if (!cachep->num)
1960                 return false;
1961
1962         /*
1963          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1964          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1965          */
1966         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1967                 return false;
1968
1969         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1970
1971         return true;
1972 }
1973
1974 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1975                         size_t size, unsigned long flags)
1976 {
1977         size_t left;
1978
1979         cachep->num = 0;
1980
1981         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1982         if (!cachep->num)
1983                 return false;
1984
1985         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1986
1987         return true;
1988 }
1989
1990 /**
1991  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1992  * @cachep: cache management descriptor
1993  * @flags: SLAB flags
1994  *
1995  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1996  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1997  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1998  *
1999  * The flags are
2000  *
2001  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2002  * to catch references to uninitialised memory.
2003  *
2004  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2005  * for buffer overruns.
2006  *
2007  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2008  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2009  * as davem.
2010  */
2011 int
2012 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2013 {
2014         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2015         gfp_t gfp;
2016         int err;
2017         size_t size = cachep->size;
2018
2019 #if DEBUG
2020 #if FORCED_DEBUG
2021         /*
2022          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2023          * large objects, if the increased size would increase the object size
2024          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2025          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2026          */
2027         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2028                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2029                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2030         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2031                 flags |= SLAB_POISON;
2032 #endif
2033 #endif
2034
2035         /*
2036          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2037          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2038          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2039          */
2040         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2041
2042         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2043                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2044                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2045                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2046                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2047         }
2048
2049         /* 3) caller mandated alignment */
2050         if (ralign < cachep->align) {
2051                 ralign = cachep->align;
2052         }
2053         /* disable debug if necessary */
2054         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2055                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2056         /*
2057          * 4) Store it.
2058          */
2059         cachep->align = ralign;
2060         cachep->colour_off = cache_line_size();
2061         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2062         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2063                 cachep->colour_off = cachep->align;
2064
2065         if (slab_is_available())
2066                 gfp = GFP_KERNEL;
2067         else
2068                 gfp = GFP_NOWAIT;
2069
2070 #if DEBUG
2071
2072         /*
2073          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2074          * into align above.
2075          */
2076         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2077                 /* add space for red zone words */
2078                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2079                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2080         }
2081         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2082                 /* user store requires one word storage behind the end of
2083                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2084                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2085                  */
2086                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2087                         size += REDZONE_ALIGN;
2088                 else
2089                         size += BYTES_PER_WORD;
2090         }
2091 #endif
2092
2093         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2094
2095         size = ALIGN(size, cachep->align);
2096         /*
2097          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2098          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2099          */
2100         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2101                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2102
2103 #if DEBUG
2104         /*
2105          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2106          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2107          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2108          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2109          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2110          */
2111         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2112                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2113                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2114                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2115
2116                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2117                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2118                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2119                                 size = tmp_size;
2120                                 goto done;
2121                         }
2122                 }
2123         }
2124 #endif
2125
2126         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2127                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2128                 goto done;
2129         }
2130
2131         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2132                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2133                 goto done;
2134         }
2135
2136         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2137                 goto done;
2138
2139         return -E2BIG;
2140
2141 done:
2142         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2143         cachep->flags = flags;
2144         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2145         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2146                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2147         cachep->size = size;
2148         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2149
2150 #if DEBUG
2151         /*
2152          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2153          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2154          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2155          */
2156         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2157                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2158                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2159                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2160 #endif
2161
2162         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2163                 cachep->freelist_cache =
2164                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2165         }
2166
2167         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2168         if (err) {
2169                 __kmem_cache_release(cachep);
2170                 return err;
2171         }
2172
2173         return 0;
2174 }
2175
2176 #if DEBUG
2177 static void check_irq_off(void)
2178 {
2179         BUG_ON(!irqs_disabled());
2180 }
2181
2182 static void check_irq_on(void)
2183 {
2184         BUG_ON(irqs_disabled());
2185 }
2186
2187 static void check_mutex_acquired(void)
2188 {
2189         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2190 }
2191
2192 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2193 {
2194 #ifdef CONFIG_SMP
2195         check_irq_off();
2196         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2197 #endif
2198 }
2199
2200 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2201 {
2202 #ifdef CONFIG_SMP
2203         check_irq_off();
2204         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2205 #endif
2206 }
2207
2208 #else
2209 #define check_irq_off() do { } while(0)
2210 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2211 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2212 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2213 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2214 #endif
2215
2216 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2217                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2218 {
2219         int tofree;
2220
2221         if (!ac || !ac->avail)
2222                 return;
2223
2224         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2225         if (tofree > ac->avail)
2226                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2227
2228         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2229         ac->avail -= tofree;
2230         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2231 }
2232
2233 static void do_drain(void *arg)
2234 {
2235         struct kmem_cache *cachep = arg;
2236         struct array_cache *ac;
2237         int node = numa_mem_id();
2238         struct kmem_cache_node *n;
2239         LIST_HEAD(list);
2240
2241         check_irq_off();
2242         ac = cpu_cache_get(cachep);
2243         n = get_node(cachep, node);
2244         spin_lock(&n->list_lock);
2245         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2246         spin_unlock(&n->list_lock);
2247         slabs_destroy(cachep, &list);
2248         ac->avail = 0;
2249 }
2250
2251 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2252 {
2253         struct kmem_cache_node *n;
2254         int node;
2255         LIST_HEAD(list);
2256
2257         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2258         check_irq_on();
2259         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2260                 if (n->alien)
2261                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2262
2263         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2264                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2265                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2266                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2267
2268                 slabs_destroy(cachep, &list);
2269         }
2270 }
2271
2272 /*
2273  * Remove slabs from the list of free slabs.
2274  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2275  *
2276  * Returns the actual number of slabs released.
2277  */
2278 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2279                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2280 {
2281         struct list_head *p;
2282         int nr_freed;
2283         struct page *page;
2284
2285         nr_freed = 0;
2286         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2287
2288                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2289                 p = n->slabs_free.prev;
2290                 if (p == &n->slabs_free) {
2291                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2292                         goto out;
2293                 }
2294
2295                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2296                 list_del(&page->lru);
2297                 n->free_slabs--;
2298                 n->total_slabs--;
2299                 /*
2300                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2301                  * to the cache.
2302                  */
2303                 n->free_objects -= cache->num;
2304                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2305                 slab_destroy(cache, page);
2306                 nr_freed++;
2307         }
2308 out:
2309         return nr_freed;
2310 }
2311
2312 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2313 {
2314         int ret = 0;
2315         int node;
2316         struct kmem_cache_node *n;
2317
2318         drain_cpu_caches(cachep);
2319
2320         check_irq_on();
2321         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2322                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2323
2324                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2325                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2326         }
2327         return (ret ? 1 : 0);
2328 }
2329
2330 #ifdef CONFIG_MEMCG
2331 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2332 {
2333         __kmem_cache_shrink(cachep);
2334 }
2335 #endif
2336
2337 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2338 {
2339         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2340 }
2341
2342 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2343 {
2344         int i;
2345         struct kmem_cache_node *n;
2346
2347         cache_random_seq_destroy(cachep);
2348
2349         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2350
2351         /* NUMA: free the node structures */
2352         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2353                 kfree(n->shared);
2354                 free_alien_cache(n->alien);
2355                 kfree(n);
2356                 cachep->node[i] = NULL;
2357         }
2358 }
2359
2360 /*
2361  * Get the memory for a slab management obj.
2362  *
2363  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2364  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2365  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2366  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2367  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2368  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2369  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2370  *
2371  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2372  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2373  */
2374 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2375                                    struct page *page, int colour_off,
2376                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2377 {
2378         void *freelist;
2379         void *addr = page_address(page);
2380
2381         page->s_mem = addr + colour_off;
2382         page->active = 0;
2383
2384         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2385                 freelist = NULL;
2386         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2387                 /* Slab management obj is off-slab. */
2388                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2389                                               local_flags, nodeid);
2390                 if (!freelist)
2391                         return NULL;
2392         } else {
2393                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2394                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2395                                 cachep->freelist_size;
2396         }
2397
2398         return freelist;
2399 }
2400
2401 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2402 {
2403         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2404 }
2405
2406 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2407                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2408 {
2409         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2410 }
2411
2412 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2413 {
2414 #if DEBUG
2415         int i;
2416
2417         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2418                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2419
2420                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2421                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2422
2423                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2424                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2425                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2426                 }
2427                 /*
2428                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2429                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2430                  * They must also be threaded.
2431                  */
2432                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2433                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2434                                                    objp + obj_offset(cachep));
2435                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2436                         kasan_poison_object_data(
2437                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2438                 }
2439
2440                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2441                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2442                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2443                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2444                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2445                 }
2446                 /* need to poison the objs? */
2447                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2448                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2449                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2450                 }
2451         }
2452 #endif
2453 }
2454
2455 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2456 /* Hold information during a freelist initialization */
2457 union freelist_init_state {
2458         struct {
2459                 unsigned int pos;
2460                 unsigned int *list;
2461                 unsigned int count;
2462         };
2463         struct rnd_state rnd_state;
2464 };
2465
2466 /*
2467  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2468  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2469  */
2470 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2471                                 struct kmem_cache *cachep,
2472                                 unsigned int count)
2473 {
2474         bool ret;
2475         unsigned int rand;
2476
2477         /* Use best entropy available to define a random shift */
2478         rand = get_random_int();
2479
2480         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2481         if (!cachep->random_seq) {
2482                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2483                 ret = false;
2484         } else {
2485                 state->list = cachep->random_seq;
2486                 state->count = count;
2487                 state->pos = rand % count;
2488                 ret = true;
2489         }
2490         return ret;
2491 }
2492
2493 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2494 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2495 {
2496         if (state->pos >= state->count)
2497                 state->pos = 0;
2498         return state->list[state->pos++];
2499 }
2500
2501 /* Swap two freelist entries */
2502 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2503 {
2504         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2505                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2506 }
2507
2508 /*
2509  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2510  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2511  */
2512 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2513 {
2514         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2515         union freelist_init_state state;
2516         bool precomputed;
2517
2518         if (count < 2)
2519                 return false;
2520
2521         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2522
2523         /* Take a random entry as the objfreelist */
2524         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2525                 if (!precomputed)
2526                         objfreelist = count - 1;
2527                 else
2528                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2529                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2530                                                 obj_offset(cachep);
2531                 count--;
2532         }
2533
2534         /*
2535          * On early boot, generate the list dynamically.
2536          * Later use a pre-computed list for speed.
2537          */
2538         if (!precomputed) {
2539                 for (i = 0; i < count; i++)
2540                         set_free_obj(page, i, i);
2541
2542                 /* Fisher-Yates shuffle */
2543                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2544                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2545                         rand %= (i + 1);
2546                         swap_free_obj(page, i, rand);
2547                 }
2548         } else {
2549                 for (i = 0; i < count; i++)
2550                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2551         }
2552
2553         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2554                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2555
2556         return true;
2557 }
2558 #else
2559 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2560                                 struct page *page)
2561 {
2562         return false;
2563 }
2564 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2565
2566 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2567                             struct page *page)
2568 {
2569         int i;
2570         void *objp;
2571         bool shuffled;
2572
2573         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2574
2575         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2576         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2577
2578         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2579                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2580                                                 obj_offset(cachep);
2581         }
2582
2583         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2584                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2585                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2586
2587                 /* constructor could break poison info */
2588                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2589                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2590                         cachep->ctor(objp);
2591                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2592                 }
2593
2594                 if (!shuffled)
2595                         set_free_obj(page, i, i);
2596         }
2597 }
2598
2599 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2600 {
2601         void *objp;
2602
2603         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2604         page->active++;
2605
2606 #if DEBUG
2607         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2608                 set_store_user_dirty(cachep);
2609 #endif
2610
2611         return objp;
2612 }
2613
2614 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2615                         struct page *page, void *objp)
2616 {
2617         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2618 #if DEBUG
2619         unsigned int i;
2620
2621         /* Verify double free bug */
2622         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2623                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2624                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2625                                cachep->name, objp);
2626                         BUG();
2627                 }
2628         }
2629 #endif
2630         page->active--;
2631         if (!page->freelist)
2632                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2633
2634         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2635 }
2636
2637 /*
2638  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2639  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2640  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2641  */
2642 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2643                            void *freelist)
2644 {
2645         page->slab_cache = cache;
2646         page->freelist = freelist;
2647 }
2648
2649 /*
2650  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2651  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2652  */
2653 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2654                                 gfp_t flags, int nodeid)
2655 {
2656         void *freelist;
2657         size_t offset;
2658         gfp_t local_flags;
2659         int page_node;
2660         struct kmem_cache_node *n;
2661         struct page *page;
2662
2663         /*
2664          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2665          * critical path in kmem_cache_alloc().
2666          */
2667         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2668                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2669                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2670                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2671                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2672                 dump_stack();
2673         }
2674         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2675
2676         check_irq_off();
2677         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2678                 local_irq_enable();
2679
2680         /*
2681          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2682          * 'nodeid'.
2683          */
2684         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2685         if (!page)
2686                 goto failed;
2687
2688         page_node = page_to_nid(page);
2689         n = get_node(cachep, page_node);
2690
2691         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2692         n->colour_next++;
2693         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2694                 n->colour_next = 0;
2695
2696         offset = n->colour_next;
2697         if (offset >= cachep->colour)
2698                 offset = 0;
2699
2700         offset *= cachep->colour_off;
2701
2702         /* Get slab management. */
2703         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2704                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2705         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2706                 goto opps1;
2707
2708         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2709
2710         kasan_poison_slab(page);
2711         cache_init_objs(cachep, page);
2712
2713         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2714                 local_irq_disable();
2715
2716         return page;
2717
2718 opps1:
2719         kmem_freepages(cachep, page);
2720 failed:
2721         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2722                 local_irq_disable();
2723         return NULL;
2724 }
2725
2726 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2727 {
2728         struct kmem_cache_node *n;
2729         void *list = NULL;
2730
2731         check_irq_off();
2732
2733         if (!page)
2734                 return;
2735
2736         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2737         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2738
2739         spin_lock(&n->list_lock);
2740         n->total_slabs++;
2741         if (!page->active) {
2742                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2743                 n->free_slabs++;
2744         } else
2745                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2746
2747         STATS_INC_GROWN(cachep);
2748         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2749         spin_unlock(&n->list_lock);
2750
2751         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2752 }
2753
2754 #if DEBUG
2755
2756 /*
2757  * Perform extra freeing checks:
2758  * - detect bad pointers.
2759  * - POISON/RED_ZONE checking
2760  */
2761 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2762 {
2763         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2764                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2765                        (unsigned long)objp);
2766                 BUG();
2767         }
2768 }
2769
2770 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2771 {
2772         unsigned long long redzone1, redzone2;
2773
2774         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2775         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2776
2777         /*
2778          * Redzone is ok.
2779          */
2780         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2781                 return;
2782
2783         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2784                 slab_error(cache, "double free detected");
2785         else
2786                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2787
2788         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2789                obj, redzone1, redzone2);
2790 }
2791
2792 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2793                                    unsigned long caller)
2794 {
2795         unsigned int objnr;
2796         struct page *page;
2797
2798         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2799
2800         objp -= obj_offset(cachep);
2801         kfree_debugcheck(objp);
2802         page = virt_to_head_page(objp);
2803
2804         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2805                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2806                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2807                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2808         }
2809         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2810                 set_store_user_dirty(cachep);
2811                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2812         }
2813
2814         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2815
2816         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2817         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2818
2819         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2820                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2821                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2822         }
2823         return objp;
2824 }
2825
2826 #else
2827 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2828 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2829 #endif
2830
2831 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2832                                                 void **list)
2833 {
2834 #if DEBUG
2835         void *next = *list;
2836         void *objp;
2837
2838         while (next) {
2839                 objp = next - obj_offset(cachep);
2840                 next = *(void **)next;
2841                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2842         }
2843 #endif
2844 }
2845
2846 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2847                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2848                                 void **list)
2849 {
2850         /* move slabp to correct slabp list: */
2851         list_del(&page->lru);
2852         if (page->active == cachep->num) {
2853                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2854                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2855 #if DEBUG
2856                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2857                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2858                                 void **objp = page->freelist;
2859
2860                                 *objp = *list;
2861                                 *list = objp;
2862                         }
2863 #endif
2864                         page->freelist = NULL;
2865                 }
2866         } else
2867                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2868 }
2869
2870 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2871 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2872                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2873 {
2874         if (!page)
2875                 return NULL;
2876
2877         if (pfmemalloc)
2878                 return page;
2879
2880         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2881                 return page;
2882
2883         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2884         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2885                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2886                 return page;
2887         }
2888
2889         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2890         list_del(&page->lru);
2891         if (!page->active) {
2892                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2893                 n->free_slabs++;
2894         } else
2895                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2896
2897         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2898                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2899                         return page;
2900         }
2901
2902         n->free_touched = 1;
2903         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2904                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2905                         n->free_slabs--;
2906                         return page;
2907                 }
2908         }
2909
2910         return NULL;
2911 }
2912
2913 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2914 {
2915         struct page *page;
2916
2917         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2918         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2919         if (!page) {
2920                 n->free_touched = 1;
2921                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2922                                                 lru);
2923                 if (page)
2924                         n->free_slabs--;
2925         }
2926
2927         if (sk_memalloc_socks())
2928                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2929
2930         return page;
2931 }
2932
2933 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2934                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2935 {
2936         struct page *page;
2937         void *obj;
2938         void *list = NULL;
2939
2940         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2941                 return NULL;
2942
2943         spin_lock(&n->list_lock);
2944         page = get_first_slab(n, true);
2945         if (!page) {
2946                 spin_unlock(&n->list_lock);
2947                 return NULL;
2948         }
2949
2950         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2951         n->free_objects--;
2952
2953         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2954
2955         spin_unlock(&n->list_lock);
2956         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2957
2958         return obj;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2963  * or cache_grow_end() for new slab
2964  */
2965 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2966                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2967 {
2968         /*
2969          * There must be at least one object available for
2970          * allocation.
2971          */
2972         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2973
2974         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2975                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2976                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2977                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2978
2979                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2980         }
2981
2982         return batchcount;
2983 }
2984
2985 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2986 {
2987         int batchcount;
2988         struct kmem_cache_node *n;
2989         struct array_cache *ac, *shared;
2990         int node;
2991         void *list = NULL;
2992         struct page *page;
2993
2994         check_irq_off();
2995         node = numa_mem_id();
2996
2997         ac = cpu_cache_get(cachep);
2998         batchcount = ac->batchcount;
2999         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3000                 /*
3001                  * If there was little recent activity on this cache, then
3002                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3003                  * refill bouncing.
3004                  */
3005                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3006         }
3007         n = get_node(cachep, node);
3008
3009         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3010         shared = READ_ONCE(n->shared);
3011         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3012                 goto direct_grow;
3013
3014         spin_lock(&n->list_lock);
3015         shared = READ_ONCE(n->shared);
3016
3017         /* See if we can refill from the shared array */
3018         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3019                 shared->touched = 1;
3020                 goto alloc_done;
3021         }
3022
3023         while (batchcount > 0) {
3024                 /* Get slab alloc is to come from. */
3025                 page = get_first_slab(n, false);
3026                 if (!page)
3027                         goto must_grow;
3028
3029                 check_spinlock_acquired(cachep);
3030
3031                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3032                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3033         }
3034
3035 must_grow:
3036         n->free_objects -= ac->avail;
3037 alloc_done:
3038         spin_unlock(&n->list_lock);
3039         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3040
3041 direct_grow:
3042         if (unlikely(!ac->avail)) {
3043                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3044                 if (sk_memalloc_socks()) {
3045                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3046
3047                         if (obj)
3048                                 return obj;
3049                 }
3050
3051                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3052
3053                 /*
3054                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3055                  * then ac could change.
3056                  */
3057                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3058                 if (!ac->avail && page)
3059                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3060                 cache_grow_end(cachep, page);
3061
3062                 if (!ac->avail)
3063                         return NULL;
3064         }
3065         ac->touched = 1;
3066
3067         return ac->entry[--ac->avail];
3068 }
3069
3070 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3071                                                 gfp_t flags)
3072 {
3073         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3074 }
3075
3076 #if DEBUG
3077 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3078                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3079 {
3080         if (!objp)
3081                 return objp;
3082         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3083                 check_poison_obj(cachep, objp);
3084                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3085                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3086         }
3087         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3088                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3089
3090         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3091                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3092                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3093                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3094                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3095                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3096                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3097                 }
3098                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3099                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3100         }
3101
3102         objp += obj_offset(cachep);
3103         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3104                 cachep->ctor(objp);
3105         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3106             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3107                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3108                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3109         }
3110         return objp;
3111 }
3112 #else
3113 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3114 #endif
3115
3116 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3117 {
3118         void *objp;
3119         struct array_cache *ac;
3120
3121         check_irq_off();
3122
3123         ac = cpu_cache_get(cachep);
3124         if (likely(ac->avail)) {
3125                 ac->touched = 1;
3126                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3127
3128                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3129                 goto out;
3130         }
3131
3132         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3133         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3134         /*
3135          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3136          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3137          */
3138         ac = cpu_cache_get(cachep);
3139
3140 out:
3141         /*
3142          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3143          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3144          * treat the array pointers as a reference to the object.
3145          */
3146         if (objp)
3147                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3148         return objp;
3149 }
3150
3151 #ifdef CONFIG_NUMA
3152 /*
3153  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3154  *
3155  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3156  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3157  */
3158 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3159 {
3160         int nid_alloc, nid_here;
3161
3162         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3163                 return NULL;
3164         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3165         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3166                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3167         else if (current->mempolicy)
3168                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3169         if (nid_alloc != nid_here)
3170                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3171         return NULL;
3172 }
3173
3174 /*
3175  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3176  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3177  * available node for available objects. If that fails then we
3178  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3179  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3180  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3181  */
3182 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3183 {
3184         struct zonelist *zonelist;
3185         struct zoneref *z;
3186         struct zone *zone;
3187         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3188         void *obj = NULL;
3189         struct page *page;
3190         int nid;
3191         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3192
3193         if (flags & __GFP_THISNODE)
3194                 return NULL;
3195
3196 retry_cpuset:
3197         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3198         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3199
3200 retry:
3201         /*
3202          * Look through allowed nodes for objects available
3203          * from existing per node queues.
3204          */
3205         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3206                 nid = zone_to_nid(zone);
3207
3208                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3209                         get_node(cache, nid) &&
3210                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3211                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3212                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3213                                 if (obj)
3214                                         break;
3215                 }
3216         }
3217
3218         if (!obj) {
3219                 /*
3220                  * This allocation will be performed within the constraints
3221                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3222                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3223                  * set and go into memory reserves if necessary.
3224                  */
3225                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3226                 cache_grow_end(cache, page);
3227                 if (page) {
3228                         nid = page_to_nid(page);
3229                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3230                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3231
3232                         /*
3233                          * Another processor may allocate the objects in
3234                          * the slab since we are not holding any locks.
3235                          */
3236                         if (!obj)
3237                                 goto retry;
3238                 }
3239         }
3240
3241         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3242                 goto retry_cpuset;
3243         return obj;
3244 }
3245
3246 /*
3247  * A interface to enable slab creation on nodeid
3248  */
3249 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3250                                 int nodeid)
3251 {
3252         struct page *page;
3253         struct kmem_cache_node *n;
3254         void *obj = NULL;
3255         void *list = NULL;
3256
3257         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3258         n = get_node(cachep, nodeid);
3259         BUG_ON(!n);
3260
3261         check_irq_off();
3262         spin_lock(&n->list_lock);
3263         page = get_first_slab(n, false);
3264         if (!page)
3265                 goto must_grow;
3266
3267         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3268
3269         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3270         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3271         STATS_SET_HIGH(cachep);
3272
3273         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3274
3275         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3276         n->free_objects--;
3277
3278         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3279
3280         spin_unlock(&n->list_lock);
3281         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3282         return obj;
3283
3284 must_grow:
3285         spin_unlock(&n->list_lock);
3286         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3287         if (page) {
3288                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3289                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3290         }
3291         cache_grow_end(cachep, page);
3292
3293         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3294 }
3295
3296 static __always_inline void *
3297 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3298                    unsigned long caller)
3299 {
3300         unsigned long save_flags;
3301         void *ptr;
3302         int slab_node = numa_mem_id();
3303
3304         flags &= gfp_allowed_mask;
3305         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3306         if (unlikely(!cachep))
3307                 return NULL;
3308
3309         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3310         local_irq_save(save_flags);
3311
3312         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3313                 nodeid = slab_node;
3314
3315         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3316                 /* Node not bootstrapped yet */
3317                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3318                 goto out;
3319         }
3320
3321         if (nodeid == slab_node) {
3322                 /*
3323                  * Use the locally cached objects if possible.
3324                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3325                  * to other nodes. It may fail while we still have
3326                  * objects on other nodes available.
3327                  */
3328                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3329                 if (ptr)
3330                         goto out;
3331         }
3332         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3333         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3334   out:
3335         local_irq_restore(save_flags);
3336         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3337
3338         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3339                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3340
3341         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3342         return ptr;
3343 }
3344
3345 static __always_inline void *
3346 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3347 {
3348         void *objp;
3349
3350         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3351                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3352                 if (objp)
3353                         goto out;
3354         }
3355         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3356
3357         /*
3358          * We may just have run out of memory on the local node.
3359          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3360          */
3361         if (!objp)
3362                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3363
3364   out:
3365         return objp;
3366 }
3367 #else
3368
3369 static __always_inline void *
3370 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3371 {
3372         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3373 }
3374
3375 #endif /* CONFIG_NUMA */
3376
3377 static __always_inline void *
3378 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3379 {
3380         unsigned long save_flags;
3381         void *objp;
3382
3383         flags &= gfp_allowed_mask;
3384         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3385         if (unlikely(!cachep))
3386                 return NULL;
3387
3388         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3389         local_irq_save(save_flags);
3390         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3391         local_irq_restore(save_flags);
3392         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3393         prefetchw(objp);
3394
3395         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3396                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3397
3398         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3399         return objp;
3400 }
3401
3402 /*
3403  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3404  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3405  */
3406 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3407                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3408 {
3409         int i;
3410         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3411         struct page *page;
3412
3413         n->free_objects += nr_objects;
3414
3415         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3416                 void *objp;
3417                 struct page *page;
3418
3419                 objp = objpp[i];
3420
3421                 page = virt_to_head_page(objp);
3422                 list_del(&page->lru);
3423                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3424                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3425                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3426
3427                 /* fixup slab chains */
3428                 if (page->active == 0) {
3429                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3430                         n->free_slabs++;
3431                 } else {
3432                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3433                          * partial list on free - maximum time for the
3434                          * other objects to be freed, too.
3435                          */
3436                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3437                 }
3438         }
3439
3440         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3441                 n->free_objects -= cachep->num;
3442
3443                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3444                 list_move(&page->lru, list);
3445                 n->free_slabs--;
3446                 n->total_slabs--;
3447         }
3448 }
3449
3450 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3451 {
3452         int batchcount;
3453         struct kmem_cache_node *n;
3454         int node = numa_mem_id();
3455         LIST_HEAD(list);
3456
3457         batchcount = ac->batchcount;
3458
3459         check_irq_off();
3460         n = get_node(cachep, node);
3461         spin_lock(&n->list_lock);
3462         if (n->shared) {
3463                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3464                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3465                 if (max) {
3466                         if (batchcount > max)
3467                                 batchcount = max;
3468                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3469                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3470                         shared_array->avail += batchcount;
3471                         goto free_done;
3472                 }
3473         }
3474
3475         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3476 free_done:
3477 #if STATS
3478         {
3479                 int i = 0;
3480                 struct page *page;
3481
3482                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3483                         BUG_ON(page->active);
3484
3485                         i++;
3486                 }
3487                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3488         }
3489 #endif
3490         spin_unlock(&n->list_lock);
3491         slabs_destroy(cachep, &list);
3492         ac->avail -= batchcount;
3493         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3494 }
3495
3496 /*
3497  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3498  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3499  */
3500 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3501                                 unsigned long caller)
3502 {
3503         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3504         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3505                 return;
3506
3507         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3508 }
3509
3510 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3511                 unsigned long caller)
3512 {
3513         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3514
3515         check_irq_off();
3516         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3517         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3518
3519         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3520
3521         /*
3522          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3523          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3524          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3525          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3526          * the cache.
3527          */
3528         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3529                 return;
3530
3531         if (ac->avail < ac->limit) {
3532                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3533         } else {
3534                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3535                 cache_flusharray(cachep, ac);
3536         }
3537
3538         if (sk_memalloc_socks()) {
3539                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3540
3541                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3542                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3543                         return;
3544                 }
3545         }
3546
3547         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3548 }
3549
3550 /**
3551  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3552  * @cachep: The cache to allocate from.
3553  * @flags: See kmalloc().
3554  *
3555  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3556  * if the cache has no available objects.
3557  */
3558 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3559 {
3560         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3561
3562         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3563         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3564                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3565
3566         return ret;
3567 }
3568 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3569
3570 static __always_inline void
3571 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3572                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3573 {
3574         size_t i;
3575
3576         for (i = 0; i < size; i++)
3577                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3578 }
3579
3580 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3581                           void **p)
3582 {
3583         size_t i;
3584
3585         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3586         if (!s)
3587                 return 0;
3588
3589         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3590
3591         local_irq_disable();
3592         for (i = 0; i < size; i++) {
3593                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3594
3595                 if (unlikely(!objp))
3596                         goto error;
3597                 p[i] = objp;
3598         }
3599         local_irq_enable();
3600
3601         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3602
3603         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3604         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3605                 for (i = 0; i < size; i++)
3606                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3607
3608         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3609         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3610         return size;
3611 error:
3612         local_irq_enable();
3613         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3614         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3615         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3616         return 0;
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3619
3620 #ifdef CONFIG_TRACING
3621 void *
3622 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3623 {
3624         void *ret;
3625
3626         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3627
3628         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3629         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3630                       size, cachep->size, flags);
3631         return ret;
3632 }
3633 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3634 #endif
3635
3636 #ifdef CONFIG_NUMA
3637 /**
3638  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3639  * @cachep: The cache to allocate from.
3640  * @flags: See kmalloc().
3641  * @nodeid: node number of the target node.
3642  *
3643  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3644  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3645  *
3646  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3647  */
3648 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3649 {
3650         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3651
3652         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3653         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3654                                     cachep->object_size, cachep->size,
3655                                     flags, nodeid);
3656
3657         return ret;
3658 }
3659 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3660
3661 #ifdef CONFIG_TRACING
3662 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3663                                   gfp_t flags,
3664                                   int nodeid,
3665                                   size_t size)
3666 {
3667         void *ret;
3668
3669         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3670
3671         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3672         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3673                            size, cachep->size,
3674                            flags, nodeid);
3675         return ret;
3676 }
3677 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3678 #endif
3679
3680 static __always_inline void *
3681 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3682 {
3683         struct kmem_cache *cachep;
3684         void *ret;
3685
3686         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3687         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3688                 return cachep;
3689         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3690         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3691
3692         return ret;
3693 }
3694
3695 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3696 {
3697         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3698 }
3699 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3700
3701 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3702                 int node, unsigned long caller)
3703 {
3704         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3705 }
3706 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3707 #endif /* CONFIG_NUMA */
3708
3709 /**
3710  * __do_kmalloc - allocate memory
3711  * @size: how many bytes of memory are required.
3712  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3713  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3714  */
3715 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3716                                           unsigned long caller)
3717 {
3718         struct kmem_cache *cachep;
3719         void *ret;
3720
3721         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3722         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3723                 return cachep;
3724         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3725
3726         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3727         trace_kmalloc(caller, ret,
3728                       size, cachep->size, flags);
3729
3730         return ret;
3731 }
3732
3733 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3734 {
3735         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3736 }
3737 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3738
3739 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3740 {
3741         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3742 }
3743 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3744
3745 /**
3746  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3747  * @cachep: The cache the allocation was from.
3748  * @objp: The previously allocated object.
3749  *
3750  * Free an object which was previously allocated from this
3751  * cache.
3752  */
3753 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3754 {
3755         unsigned long flags;
3756         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3757         if (!cachep)
3758                 return;
3759
3760         local_irq_save(flags);
3761         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3762         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3763                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3764         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3765         local_irq_restore(flags);
3766
3767         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3768 }
3769 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3770
3771 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3772 {
3773         struct kmem_cache *s;
3774         size_t i;
3775
3776         local_irq_disable();
3777         for (i = 0; i < size; i++) {
3778                 void *objp = p[i];
3779
3780                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3781                         s = virt_to_cache(objp);
3782                 else
3783                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3784
3785                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3786                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3787                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3788
3789                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3790         }
3791         local_irq_enable();
3792
3793         /* FIXME: add tracing */
3794 }
3795 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3796
3797 /**
3798  * kfree - free previously allocated memory
3799  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3800  *
3801  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3802  *
3803  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3804  * or you will run into trouble.
3805  */
3806 void kfree(const void *objp)
3807 {
3808         struct kmem_cache *c;
3809         unsigned long flags;
3810
3811         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3812
3813         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3814                 return;
3815         local_irq_save(flags);
3816         kfree_debugcheck(objp);
3817         c = virt_to_cache(objp);
3818         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3819
3820         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3821         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3822         local_irq_restore(flags);
3823 }
3824 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3825
3826 /*
3827  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3828  */
3829 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3830 {
3831         int ret;
3832         int node;
3833         struct kmem_cache_node *n;
3834
3835         for_each_online_node(node) {
3836                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3837                 if (ret)
3838                         goto fail;
3839
3840         }
3841
3842         return 0;
3843
3844 fail:
3845         if (!cachep->list.next) {
3846                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3847                 node--;
3848                 while (node >= 0) {
3849                         n = get_node(cachep, node);
3850                         if (n) {
3851                                 kfree(n->shared);
3852                                 free_alien_cache(n->alien);
3853                                 kfree(n);
3854                                 cachep->node[node] = NULL;
3855                         }
3856                         node--;
3857                 }
3858         }
3859         return -ENOMEM;
3860 }
3861
3862 /* Always called with the slab_mutex held */
3863 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3864                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3865 {
3866         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3867         int cpu;
3868
3869         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3870         if (!cpu_cache)
3871                 return -ENOMEM;
3872
3873         prev = cachep->cpu_cache;
3874         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3875         /*
3876          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3877          * cpus, so skip the IPIs.
3878          */
3879         if (prev)
3880                 kick_all_cpus_sync();
3881
3882         check_irq_on();
3883         cachep->batchcount = batchcount;
3884         cachep->limit = limit;
3885         cachep->shared = shared;
3886
3887         if (!prev)
3888                 goto setup_node;
3889
3890         for_each_online_cpu(cpu) {
3891                 LIST_HEAD(list);
3892                 int node;
3893                 struct kmem_cache_node *n;
3894                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3895
3896                 node = cpu_to_mem(cpu);
3897                 n = get_node(cachep, node);
3898                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3899                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3900                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3901                 slabs_destroy(cachep, &list);
3902         }
3903         free_percpu(prev);
3904
3905 setup_node:
3906         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3907 }
3908
3909 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3910                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3911 {
3912         int ret;
3913         struct kmem_cache *c;
3914
3915         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3916
3917         if (slab_state < FULL)
3918                 return ret;
3919
3920         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3921                 return ret;
3922
3923         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3924         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3925                 /* return value determined by the root cache only */
3926                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3927         }
3928
3929         return ret;
3930 }
3931
3932 /* Called with slab_mutex held always */
3933 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3934 {
3935         int err;
3936         int limit = 0;
3937         int shared = 0;
3938         int batchcount = 0;
3939
3940         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3941         if (err)
3942                 goto end;
3943
3944         if (!is_root_cache(cachep)) {
3945                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3946                 limit = root->limit;
3947                 shared = root->shared;
3948                 batchcount = root->batchcount;
3949         }
3950
3951         if (limit && shared && batchcount)
3952                 goto skip_setup;
3953         /*
3954          * The head array serves three purposes:
3955          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3956          * - reduce the number of spinlock operations.
3957          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3958          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3959          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3960          * Bonwick.
3961          */
3962         if (cachep->size > 131072)
3963                 limit = 1;
3964         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3965                 limit = 8;
3966         else if (cachep->size > 1024)
3967                 limit = 24;
3968         else if (cachep->size > 256)
3969                 limit = 54;
3970         else
3971                 limit = 120;
3972
3973         /*
3974          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3975          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3976          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3977          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3978          * replaces Bonwick's magazine layer.
3979          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3980          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3981          */
3982         shared = 0;
3983         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3984                 shared = 8;
3985
3986 #if DEBUG
3987         /*
3988          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3989          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3990          */
3991         if (limit > 32)
3992                 limit = 32;
3993 #endif
3994         batchcount = (limit + 1) / 2;
3995 skip_setup:
3996         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3997 end:
3998         if (err)
3999                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4000                        cachep->name, -err);
4001         return err;
4002 }
4003
4004 /*
4005  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4006  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4007  * if drain_array() is used on the shared array.
4008  */
4009 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4010                          struct array_cache *ac, int node)
4011 {
4012         LIST_HEAD(list);
4013
4014         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4015         check_mutex_acquired();
4016
4017         if (!ac || !ac->avail)
4018                 return;
4019
4020         if (ac->touched) {
4021                 ac->touched = 0;
4022                 return;
4023         }
4024
4025         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4026         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4027         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4028
4029         slabs_destroy(cachep, &list);
4030 }
4031
4032 /**
4033  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4034  * @w: work descriptor
4035  *
4036  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4037  * Purpose:
4038  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4039  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4040  *
4041  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4042  * again on the next iteration.
4043  */
4044 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4045 {
4046         struct kmem_cache *searchp;
4047         struct kmem_cache_node *n;
4048         int node = numa_mem_id();
4049         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4050
4051         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4052                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4053                 goto out;
4054
4055         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4056                 check_irq_on();
4057
4058                 /*
4059                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4060                  * have established with reasonable certainty that
4061                  * we can do some work if the lock was obtained.
4062                  */
4063                 n = get_node(searchp, node);
4064
4065                 reap_alien(searchp, n);
4066
4067                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4068
4069                 /*
4070                  * These are racy checks but it does not matter
4071                  * if we skip one check or scan twice.
4072                  */
4073                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4074                         goto next;
4075
4076                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4077
4078                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4079
4080                 if (n->free_touched)
4081                         n->free_touched = 0;
4082                 else {
4083                         int freed;
4084
4085                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4086                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4087                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4088                 }
4089 next:
4090                 cond_resched();
4091         }
4092         check_irq_on();
4093         mutex_unlock(&slab_mutex);
4094         next_reap_node();
4095 out:
4096         /* Set up the next iteration */
4097         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4098 }
4099
4100 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4101 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4102 {
4103         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4104         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4105         unsigned long free_slabs = 0;
4106         int node;
4107         struct kmem_cache_node *n;
4108
4109         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4110                 check_irq_on();
4111                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4112
4113                 total_slabs += n->total_slabs;
4114                 free_slabs += n->free_slabs;
4115                 free_objs += n->free_objects;
4116
4117                 if (n->shared)
4118                         shared_avail += n->shared->avail;
4119
4120                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4121         }
4122         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4123         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4124         active_objs = num_objs - free_objs;
4125
4126         sinfo->active_objs = active_objs;
4127         sinfo->num_objs = num_objs;
4128         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4129         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4130         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4131         sinfo->limit = cachep->limit;
4132         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4133         sinfo->shared = cachep->shared;
4134         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4135         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4136 }
4137
4138 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4139 {
4140 #if STATS
4141         {                       /* node stats */
4142                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4143                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4144                 unsigned long grown = cachep->grown;
4145                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4146                 unsigned long errors = cachep->errors;
4147                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4148                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4149                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4150                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4151
4152                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4153                            allocs, high, grown,
4154                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4155                            node_frees, overflows);
4156         }
4157         /* cpu stats */
4158         {
4159                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4160                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4161                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4162                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4163
4164                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4165                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4166         }
4167 #endif
4168 }
4169
4170 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4171 /**
4172  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4173  * @file: unused
4174  * @buffer: user buffer
4175  * @count: data length
4176  * @ppos: unused
4177  */
4178 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4179                        size_t count, loff_t *ppos)
4180 {
4181         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4182         int limit, batchcount, shared, res;
4183         struct kmem_cache *cachep;
4184
4185         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4186                 return -EINVAL;
4187         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4188                 return -EFAULT;
4189         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4190
4191         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4192         if (!tmp)
4193                 return -EINVAL;
4194         *tmp = '\0';
4195         tmp++;
4196         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4197                 return -EINVAL;
4198
4199         /* Find the cache in the chain of caches. */
4200         mutex_lock(&slab_mutex);
4201         res = -EINVAL;
4202         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4203                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4204                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4205                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4206                                 res = 0;
4207                         } else {
4208                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4209                                                        batchcount, shared,
4210                                                        GFP_KERNEL);
4211                         }
4212                         break;
4213                 }
4214         }
4215         mutex_unlock(&slab_mutex);
4216         if (res >= 0)
4217                 res = count;
4218         return res;
4219 }
4220
4221 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4222
4223 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4224 {
4225         unsigned long *p;
4226         int l;
4227         if (!v)
4228                 return 1;
4229         l = n[1];
4230         p = n + 2;
4231         while (l) {
4232                 int i = l/2;
4233                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4234                 if (*q == v) {
4235                         q[1]++;
4236                         return 1;
4237                 }
4238                 if (*q > v) {
4239                         l = i;
4240                 } else {
4241                         p = q + 2;
4242                         l -= i + 1;
4243                 }
4244         }
4245         if (++n[1] == n[0])
4246                 return 0;
4247         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4248         p[0] = v;
4249         p[1] = 1;
4250         return 1;
4251 }
4252
4253 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4254                                                 struct page *page)
4255 {
4256         void *p;
4257         int i, j;
4258         unsigned long v;
4259
4260         if (n[0] == n[1])
4261                 return;
4262         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4263                 bool active = true;
4264
4265                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4266                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4267                                 active = false;
4268                                 break;
4269                         }
4270                 }
4271
4272                 if (!active)
4273                         continue;
4274
4275                 /*
4276                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4277                  * mapping is established when actual object allocation and
4278                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4279                  * cache.
4280                  */
4281                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4282                         continue;
4283
4284                 if (!add_caller(n, v))
4285                         return;
4286         }
4287 }
4288
4289 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4290 {
4291 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4292         unsigned long offset, size;
4293         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4294
4295         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4296                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4297                 if (modname[0])
4298                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4299                 return;
4300         }
4301 #endif
4302         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4303 }
4304
4305 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4306 {
4307         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4308         struct page *page;
4309         struct kmem_cache_node *n;
4310         const char *name;
4311         unsigned long *x = m->private;
4312         int node;
4313         int i;
4314
4315         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4316                 return 0;
4317         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4318                 return 0;
4319
4320         /*
4321          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4322          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4323          * during the processing, information would be wrong so restart
4324          * whole processing.
4325          */
4326         do {
4327                 set_store_user_clean(cachep);
4328                 drain_cpu_caches(cachep);
4329
4330                 x[1] = 0;
4331
4332                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4333
4334                         check_irq_on();
4335                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4336
4337                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4338                                 handle_slab(x, cachep, page);
4339                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4340                                 handle_slab(x, cachep, page);
4341                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4342                 }
4343         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4344
4345         name = cachep->name;
4346         if (x[0] == x[1]) {
4347                 /* Increase the buffer size */
4348                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4349                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4350                 if (!m->private) {
4351                         /* Too bad, we are really out */
4352                         m->private = x;
4353                         mutex_lock(&slab_mutex);
4354                         return -ENOMEM;
4355                 }
4356                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4357                 kfree(x);
4358                 mutex_lock(&slab_mutex);
4359                 /* Now make sure this entry will be retried */
4360                 m->count = m->size;
4361                 return 0;
4362         }
4363         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4364                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4365                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4366                 seq_putc(m, '\n');
4367         }
4368
4369         return 0;
4370 }
4371
4372 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4373         .start = slab_start,
4374         .next = slab_next,
4375         .stop = slab_stop,
4376         .show = leaks_show,
4377 };
4378
4379 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4380 {
4381         unsigned long *n;
4382
4383         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4384         if (!n)
4385                 return -ENOMEM;
4386
4387         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4388
4389         return 0;
4390 }
4391
4392 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4393         .open           = slabstats_open,
4394         .read           = seq_read,
4395         .llseek         = seq_lseek,
4396         .release        = seq_release_private,
4397 };
4398 #endif
4399
4400 static int __init slab_proc_init(void)
4401 {
4402 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4403         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4404 #endif
4405         return 0;
4406 }
4407 module_init(slab_proc_init);
4408 #endif
4409
4410 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4411 /*
4412  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4413  *
4414  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4415  * to indicate an error.
4416  */
4417 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4418                                 struct page *page)
4419 {
4420         struct kmem_cache *cachep;
4421         unsigned int objnr;
4422         unsigned long offset;
4423
4424         /* Find and validate object. */
4425         cachep = page->slab_cache;
4426         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4427         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4428
4429         /* Find offset within object. */
4430         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4431
4432         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4433         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4434                 return NULL;
4435
4436         return cachep->name;
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);