]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/slab.c
slab, slub, slob: add slab_flags_t
[linux.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  ((slab_flags_t __force)0x40000000UL)
256 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)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                 slab_flags_t 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
1414         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1415         if (!page) {
1416                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1417                 return NULL;
1418         }
1419
1420         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1421                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1422                 return NULL;
1423         }
1424
1425         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1426         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1427                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1428         else
1429                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1430
1431         __SetPageSlab(page);
1432         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1433         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1434                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1435
1436         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1437                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1438
1439                 if (cachep->ctor)
1440                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1441                 else
1442                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1443         }
1444
1445         return page;
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Interface to system's page release.
1450  */
1451 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1452 {
1453         int order = cachep->gfporder;
1454         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1455
1456         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1457
1458         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1459                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1460         else
1461                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1462
1463         BUG_ON(!PageSlab(page));
1464         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1465         __ClearPageSlab(page);
1466         page_mapcount_reset(page);
1467         page->mapping = NULL;
1468
1469         if (current->reclaim_state)
1470                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1471         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1472         __free_pages(page, order);
1473 }
1474
1475 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1476 {
1477         struct kmem_cache *cachep;
1478         struct page *page;
1479
1480         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1481         cachep = page->slab_cache;
1482
1483         kmem_freepages(cachep, page);
1484 }
1485
1486 #if DEBUG
1487 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1488 {
1489         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1490                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1491                 return true;
1492
1493         return false;
1494 }
1495
1496 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1497 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1498                             unsigned long caller)
1499 {
1500         int size = cachep->object_size;
1501
1502         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1503
1504         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1505                 return;
1506
1507         *addr++ = 0x12345678;
1508         *addr++ = caller;
1509         *addr++ = smp_processor_id();
1510         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1511         {
1512                 unsigned long *sptr = &caller;
1513                 unsigned long svalue;
1514
1515                 while (!kstack_end(sptr)) {
1516                         svalue = *sptr++;
1517                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1518                                 *addr++ = svalue;
1519                                 size -= sizeof(unsigned long);
1520                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1521                                         break;
1522                         }
1523                 }
1524
1525         }
1526         *addr++ = 0x87654321;
1527 }
1528
1529 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1530                                 int map, unsigned long caller)
1531 {
1532         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1533                 return;
1534
1535         if (caller)
1536                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1537
1538         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1539 }
1540
1541 #else
1542 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1543                                 int map, unsigned long caller) {}
1544
1545 #endif
1546
1547 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1548 {
1549         int size = cachep->object_size;
1550         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1551
1552         memset(addr, val, size);
1553         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1554 }
1555
1556 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1557 {
1558         int i;
1559         unsigned char error = 0;
1560         int bad_count = 0;
1561
1562         pr_err("%03x: ", offset);
1563         for (i = 0; i < limit; i++) {
1564                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1565                         error = data[offset + i];
1566                         bad_count++;
1567                 }
1568         }
1569         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1570                         &data[offset], limit, 1);
1571
1572         if (bad_count == 1) {
1573                 error ^= POISON_FREE;
1574                 if (!(error & (error - 1))) {
1575                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1576 #ifdef CONFIG_X86
1577                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1578 #else
1579                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1580 #endif
1581                 }
1582         }
1583 }
1584 #endif
1585
1586 #if DEBUG
1587
1588 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1589 {
1590         int i, size;
1591         char *realobj;
1592
1593         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1594                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1595                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1596                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1597         }
1598
1599         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1600                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1601                        *dbg_userword(cachep, objp),
1602                        *dbg_userword(cachep, objp));
1603         }
1604         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1605         size = cachep->object_size;
1606         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1607                 int limit;
1608                 limit = 16;
1609                 if (i + limit > size)
1610                         limit = size - i;
1611                 dump_line(realobj, i, limit);
1612         }
1613 }
1614
1615 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1616 {
1617         char *realobj;
1618         int size, i;
1619         int lines = 0;
1620
1621         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1622                 return;
1623
1624         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1625         size = cachep->object_size;
1626
1627         for (i = 0; i < size; i++) {
1628                 char exp = POISON_FREE;
1629                 if (i == size - 1)
1630                         exp = POISON_END;
1631                 if (realobj[i] != exp) {
1632                         int limit;
1633                         /* Mismatch ! */
1634                         /* Print header */
1635                         if (lines == 0) {
1636                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1637                                        print_tainted(), cachep->name,
1638                                        realobj, size);
1639                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1640                         }
1641                         /* Hexdump the affected line */
1642                         i = (i / 16) * 16;
1643                         limit = 16;
1644                         if (i + limit > size)
1645                                 limit = size - i;
1646                         dump_line(realobj, i, limit);
1647                         i += 16;
1648                         lines++;
1649                         /* Limit to 5 lines */
1650                         if (lines > 5)
1651                                 break;
1652                 }
1653         }
1654         if (lines != 0) {
1655                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1656                  * exist:
1657                  */
1658                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1659                 unsigned int objnr;
1660
1661                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1662                 if (objnr) {
1663                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1664                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1665                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1666                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1667                 }
1668                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1669                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1670                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1671                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1672                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1673                 }
1674         }
1675 }
1676 #endif
1677
1678 #if DEBUG
1679 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1680                                                 struct page *page)
1681 {
1682         int i;
1683
1684         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1685                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1686                         POISON_FREE);
1687         }
1688
1689         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1690                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1691
1692                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1693                         check_poison_obj(cachep, objp);
1694                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1695                 }
1696                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1697                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1698                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1699                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1700                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1701                 }
1702         }
1703 }
1704 #else
1705 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1706                                                 struct page *page)
1707 {
1708 }
1709 #endif
1710
1711 /**
1712  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1713  * @cachep: cache pointer being destroyed
1714  * @page: page pointer being destroyed
1715  *
1716  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1717  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1718  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1719  */
1720 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1721 {
1722         void *freelist;
1723
1724         freelist = page->freelist;
1725         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1726         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1727                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1728         else
1729                 kmem_freepages(cachep, page);
1730
1731         /*
1732          * From now on, we don't use freelist
1733          * although actual page can be freed in rcu context
1734          */
1735         if (OFF_SLAB(cachep))
1736                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1737 }
1738
1739 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1740 {
1741         struct page *page, *n;
1742
1743         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1744                 list_del(&page->lru);
1745                 slab_destroy(cachep, page);
1746         }
1747 }
1748
1749 /**
1750  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1751  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1752  * @size: size of objects to be created in this cache.
1753  * @flags: slab allocation flags
1754  *
1755  * Also calculates the number of objects per slab.
1756  *
1757  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1758  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1759  * towards high-order requests, this should be changed.
1760  */
1761 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1762                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1763 {
1764         size_t left_over = 0;
1765         int gfporder;
1766
1767         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1768                 unsigned int num;
1769                 size_t remainder;
1770
1771                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1772                 if (!num)
1773                         continue;
1774
1775                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1776                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1777                         break;
1778
1779                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1780                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1781                         size_t freelist_size;
1782
1783                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1784                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1785                         if (!freelist_cache)
1786                                 continue;
1787
1788                         /*
1789                          * Needed to avoid possible looping condition
1790                          * in cache_grow_begin()
1791                          */
1792                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1793                                 continue;
1794
1795                         /* check if off slab has enough benefit */
1796                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1797                                 continue;
1798                 }
1799
1800                 /* Found something acceptable - save it away */
1801                 cachep->num = num;
1802                 cachep->gfporder = gfporder;
1803                 left_over = remainder;
1804
1805                 /*
1806                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1807                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1808                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1809                  */
1810                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1811                         break;
1812
1813                 /*
1814                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1815                  * currently bad for the gfp()s.
1816                  */
1817                 if (gfporder >= slab_max_order)
1818                         break;
1819
1820                 /*
1821                  * Acceptable internal fragmentation?
1822                  */
1823                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1824                         break;
1825         }
1826         return left_over;
1827 }
1828
1829 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1830                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1831 {
1832         int cpu;
1833         size_t size;
1834         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1835
1836         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1837         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1838
1839         if (!cpu_cache)
1840                 return NULL;
1841
1842         for_each_possible_cpu(cpu) {
1843                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1844                                 entries, batchcount);
1845         }
1846
1847         return cpu_cache;
1848 }
1849
1850 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1851 {
1852         if (slab_state >= FULL)
1853                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1854
1855         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1856         if (!cachep->cpu_cache)
1857                 return 1;
1858
1859         if (slab_state == DOWN) {
1860                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1861                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1862         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1863                 /* For kmem_cache_node */
1864                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1865         } else {
1866                 int node;
1867
1868                 for_each_online_node(node) {
1869                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1870                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1871                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1872                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1873                 }
1874         }
1875
1876         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1877                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1878                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1879
1880         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1881         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1882         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1883         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1884         cachep->batchcount = 1;
1885         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1886         return 0;
1887 }
1888
1889 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1890         slab_flags_t flags, const char *name,
1891         void (*ctor)(void *))
1892 {
1893         return flags;
1894 }
1895
1896 struct kmem_cache *
1897 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1898                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1899 {
1900         struct kmem_cache *cachep;
1901
1902         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1903         if (cachep) {
1904                 cachep->refcount++;
1905
1906                 /*
1907                  * Adjust the object sizes so that we clear
1908                  * the complete object on kzalloc.
1909                  */
1910                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1911         }
1912         return cachep;
1913 }
1914
1915 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1916                         size_t size, slab_flags_t flags)
1917 {
1918         size_t left;
1919
1920         cachep->num = 0;
1921
1922         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1923                 return false;
1924
1925         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1926                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1927         if (!cachep->num)
1928                 return false;
1929
1930         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1931                 return false;
1932
1933         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1934
1935         return true;
1936 }
1937
1938 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1939                         size_t size, slab_flags_t flags)
1940 {
1941         size_t left;
1942
1943         cachep->num = 0;
1944
1945         /*
1946          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1947          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1948          */
1949         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1950                 return false;
1951
1952         /*
1953          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1954          * off-slab (should allow better packing of objs).
1955          */
1956         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1957         if (!cachep->num)
1958                 return false;
1959
1960         /*
1961          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1962          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1963          */
1964         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1965                 return false;
1966
1967         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1968
1969         return true;
1970 }
1971
1972 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1973                         size_t size, slab_flags_t flags)
1974 {
1975         size_t left;
1976
1977         cachep->num = 0;
1978
1979         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1980         if (!cachep->num)
1981                 return false;
1982
1983         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1984
1985         return true;
1986 }
1987
1988 /**
1989  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1990  * @cachep: cache management descriptor
1991  * @flags: SLAB flags
1992  *
1993  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1994  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1995  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1996  *
1997  * The flags are
1998  *
1999  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2000  * to catch references to uninitialised memory.
2001  *
2002  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2003  * for buffer overruns.
2004  *
2005  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2006  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2007  * as davem.
2008  */
2009 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
2010 {
2011         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2012         gfp_t gfp;
2013         int err;
2014         size_t size = cachep->size;
2015
2016 #if DEBUG
2017 #if FORCED_DEBUG
2018         /*
2019          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2020          * large objects, if the increased size would increase the object size
2021          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2022          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2023          */
2024         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2025                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2026                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2027         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2028                 flags |= SLAB_POISON;
2029 #endif
2030 #endif
2031
2032         /*
2033          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2034          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2035          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2036          */
2037         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2038
2039         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2040                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2041                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2042                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2043                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2044         }
2045
2046         /* 3) caller mandated alignment */
2047         if (ralign < cachep->align) {
2048                 ralign = cachep->align;
2049         }
2050         /* disable debug if necessary */
2051         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2052                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2053         /*
2054          * 4) Store it.
2055          */
2056         cachep->align = ralign;
2057         cachep->colour_off = cache_line_size();
2058         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2059         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2060                 cachep->colour_off = cachep->align;
2061
2062         if (slab_is_available())
2063                 gfp = GFP_KERNEL;
2064         else
2065                 gfp = GFP_NOWAIT;
2066
2067 #if DEBUG
2068
2069         /*
2070          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2071          * into align above.
2072          */
2073         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2074                 /* add space for red zone words */
2075                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2076                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2077         }
2078         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2079                 /* user store requires one word storage behind the end of
2080                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2081                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2082                  */
2083                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2084                         size += REDZONE_ALIGN;
2085                 else
2086                         size += BYTES_PER_WORD;
2087         }
2088 #endif
2089
2090         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2091
2092         size = ALIGN(size, cachep->align);
2093         /*
2094          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2095          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2096          */
2097         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2098                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2099
2100 #if DEBUG
2101         /*
2102          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2103          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2104          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2105          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2106          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2107          */
2108         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2109                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2110                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2111                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2112
2113                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2114                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2115                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2116                                 size = tmp_size;
2117                                 goto done;
2118                         }
2119                 }
2120         }
2121 #endif
2122
2123         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2124                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2125                 goto done;
2126         }
2127
2128         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2129                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2130                 goto done;
2131         }
2132
2133         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2134                 goto done;
2135
2136         return -E2BIG;
2137
2138 done:
2139         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2140         cachep->flags = flags;
2141         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2142         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2143                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2144         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2145                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2146         cachep->size = size;
2147         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2148
2149 #if DEBUG
2150         /*
2151          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2152          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2153          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2154          */
2155         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2156                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2157                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2158                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2159 #endif
2160
2161         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2162                 cachep->freelist_cache =
2163                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2164         }
2165
2166         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2167         if (err) {
2168                 __kmem_cache_release(cachep);
2169                 return err;
2170         }
2171
2172         return 0;
2173 }
2174
2175 #if DEBUG
2176 static void check_irq_off(void)
2177 {
2178         BUG_ON(!irqs_disabled());
2179 }
2180
2181 static void check_irq_on(void)
2182 {
2183         BUG_ON(irqs_disabled());
2184 }
2185
2186 static void check_mutex_acquired(void)
2187 {
2188         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2189 }
2190
2191 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2192 {
2193 #ifdef CONFIG_SMP
2194         check_irq_off();
2195         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2196 #endif
2197 }
2198
2199 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2200 {
2201 #ifdef CONFIG_SMP
2202         check_irq_off();
2203         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2204 #endif
2205 }
2206
2207 #else
2208 #define check_irq_off() do { } while(0)
2209 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2210 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2211 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2212 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2213 #endif
2214
2215 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2216                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2217 {
2218         int tofree;
2219
2220         if (!ac || !ac->avail)
2221                 return;
2222
2223         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2224         if (tofree > ac->avail)
2225                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2226
2227         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2228         ac->avail -= tofree;
2229         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2230 }
2231
2232 static void do_drain(void *arg)
2233 {
2234         struct kmem_cache *cachep = arg;
2235         struct array_cache *ac;
2236         int node = numa_mem_id();
2237         struct kmem_cache_node *n;
2238         LIST_HEAD(list);
2239
2240         check_irq_off();
2241         ac = cpu_cache_get(cachep);
2242         n = get_node(cachep, node);
2243         spin_lock(&n->list_lock);
2244         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2245         spin_unlock(&n->list_lock);
2246         slabs_destroy(cachep, &list);
2247         ac->avail = 0;
2248 }
2249
2250 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2251 {
2252         struct kmem_cache_node *n;
2253         int node;
2254         LIST_HEAD(list);
2255
2256         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2257         check_irq_on();
2258         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2259                 if (n->alien)
2260                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2261
2262         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2263                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2264                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2265                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2266
2267                 slabs_destroy(cachep, &list);
2268         }
2269 }
2270
2271 /*
2272  * Remove slabs from the list of free slabs.
2273  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2274  *
2275  * Returns the actual number of slabs released.
2276  */
2277 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2278                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2279 {
2280         struct list_head *p;
2281         int nr_freed;
2282         struct page *page;
2283
2284         nr_freed = 0;
2285         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2286
2287                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2288                 p = n->slabs_free.prev;
2289                 if (p == &n->slabs_free) {
2290                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2291                         goto out;
2292                 }
2293
2294                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2295                 list_del(&page->lru);
2296                 n->free_slabs--;
2297                 n->total_slabs--;
2298                 /*
2299                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2300                  * to the cache.
2301                  */
2302                 n->free_objects -= cache->num;
2303                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2304                 slab_destroy(cache, page);
2305                 nr_freed++;
2306         }
2307 out:
2308         return nr_freed;
2309 }
2310
2311 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2312 {
2313         int ret = 0;
2314         int node;
2315         struct kmem_cache_node *n;
2316
2317         drain_cpu_caches(cachep);
2318
2319         check_irq_on();
2320         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2321                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2322
2323                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2324                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2325         }
2326         return (ret ? 1 : 0);
2327 }
2328
2329 #ifdef CONFIG_MEMCG
2330 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2331 {
2332         __kmem_cache_shrink(cachep);
2333 }
2334 #endif
2335
2336 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2337 {
2338         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2339 }
2340
2341 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2342 {
2343         int i;
2344         struct kmem_cache_node *n;
2345
2346         cache_random_seq_destroy(cachep);
2347
2348         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2349
2350         /* NUMA: free the node structures */
2351         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2352                 kfree(n->shared);
2353                 free_alien_cache(n->alien);
2354                 kfree(n);
2355                 cachep->node[i] = NULL;
2356         }
2357 }
2358
2359 /*
2360  * Get the memory for a slab management obj.
2361  *
2362  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2363  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2364  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2365  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2366  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2367  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2368  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2369  *
2370  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2371  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2372  */
2373 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2374                                    struct page *page, int colour_off,
2375                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2376 {
2377         void *freelist;
2378         void *addr = page_address(page);
2379
2380         page->s_mem = addr + colour_off;
2381         page->active = 0;
2382
2383         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2384                 freelist = NULL;
2385         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2386                 /* Slab management obj is off-slab. */
2387                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2388                                               local_flags, nodeid);
2389                 if (!freelist)
2390                         return NULL;
2391         } else {
2392                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2393                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2394                                 cachep->freelist_size;
2395         }
2396
2397         return freelist;
2398 }
2399
2400 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2401 {
2402         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2403 }
2404
2405 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2406                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2407 {
2408         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2409 }
2410
2411 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2412 {
2413 #if DEBUG
2414         int i;
2415
2416         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2417                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2418
2419                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2420                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2421
2422                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2423                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2424                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2425                 }
2426                 /*
2427                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2428                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2429                  * They must also be threaded.
2430                  */
2431                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2432                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2433                                                    objp + obj_offset(cachep));
2434                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2435                         kasan_poison_object_data(
2436                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2437                 }
2438
2439                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2440                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2441                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2442                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2443                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2444                 }
2445                 /* need to poison the objs? */
2446                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2447                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2448                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2449                 }
2450         }
2451 #endif
2452 }
2453
2454 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2455 /* Hold information during a freelist initialization */
2456 union freelist_init_state {
2457         struct {
2458                 unsigned int pos;
2459                 unsigned int *list;
2460                 unsigned int count;
2461         };
2462         struct rnd_state rnd_state;
2463 };
2464
2465 /*
2466  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2467  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2468  */
2469 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2470                                 struct kmem_cache *cachep,
2471                                 unsigned int count)
2472 {
2473         bool ret;
2474         unsigned int rand;
2475
2476         /* Use best entropy available to define a random shift */
2477         rand = get_random_int();
2478
2479         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2480         if (!cachep->random_seq) {
2481                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2482                 ret = false;
2483         } else {
2484                 state->list = cachep->random_seq;
2485                 state->count = count;
2486                 state->pos = rand % count;
2487                 ret = true;
2488         }
2489         return ret;
2490 }
2491
2492 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2493 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2494 {
2495         if (state->pos >= state->count)
2496                 state->pos = 0;
2497         return state->list[state->pos++];
2498 }
2499
2500 /* Swap two freelist entries */
2501 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2502 {
2503         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2504                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2505 }
2506
2507 /*
2508  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2509  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2510  */
2511 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2512 {
2513         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2514         union freelist_init_state state;
2515         bool precomputed;
2516
2517         if (count < 2)
2518                 return false;
2519
2520         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2521
2522         /* Take a random entry as the objfreelist */
2523         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2524                 if (!precomputed)
2525                         objfreelist = count - 1;
2526                 else
2527                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2528                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2529                                                 obj_offset(cachep);
2530                 count--;
2531         }
2532
2533         /*
2534          * On early boot, generate the list dynamically.
2535          * Later use a pre-computed list for speed.
2536          */
2537         if (!precomputed) {
2538                 for (i = 0; i < count; i++)
2539                         set_free_obj(page, i, i);
2540
2541                 /* Fisher-Yates shuffle */
2542                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2543                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2544                         rand %= (i + 1);
2545                         swap_free_obj(page, i, rand);
2546                 }
2547         } else {
2548                 for (i = 0; i < count; i++)
2549                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2550         }
2551
2552         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2553                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2554
2555         return true;
2556 }
2557 #else
2558 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2559                                 struct page *page)
2560 {
2561         return false;
2562 }
2563 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2564
2565 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2566                             struct page *page)
2567 {
2568         int i;
2569         void *objp;
2570         bool shuffled;
2571
2572         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2573
2574         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2575         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2576
2577         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2578                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2579                                                 obj_offset(cachep);
2580         }
2581
2582         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2583                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2584                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2585
2586                 /* constructor could break poison info */
2587                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2588                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2589                         cachep->ctor(objp);
2590                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2591                 }
2592
2593                 if (!shuffled)
2594                         set_free_obj(page, i, i);
2595         }
2596 }
2597
2598 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2599 {
2600         void *objp;
2601
2602         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2603         page->active++;
2604
2605 #if DEBUG
2606         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2607                 set_store_user_dirty(cachep);
2608 #endif
2609
2610         return objp;
2611 }
2612
2613 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2614                         struct page *page, void *objp)
2615 {
2616         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2617 #if DEBUG
2618         unsigned int i;
2619
2620         /* Verify double free bug */
2621         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2622                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2623                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2624                                cachep->name, objp);
2625                         BUG();
2626                 }
2627         }
2628 #endif
2629         page->active--;
2630         if (!page->freelist)
2631                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2632
2633         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2634 }
2635
2636 /*
2637  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2638  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2639  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2640  */
2641 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2642                            void *freelist)
2643 {
2644         page->slab_cache = cache;
2645         page->freelist = freelist;
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2650  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2651  */
2652 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2653                                 gfp_t flags, int nodeid)
2654 {
2655         void *freelist;
2656         size_t offset;
2657         gfp_t local_flags;
2658         int page_node;
2659         struct kmem_cache_node *n;
2660         struct page *page;
2661
2662         /*
2663          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2664          * critical path in kmem_cache_alloc().
2665          */
2666         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2667                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2668                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2669                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2670                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2671                 dump_stack();
2672         }
2673         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2674
2675         check_irq_off();
2676         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2677                 local_irq_enable();
2678
2679         /*
2680          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2681          * 'nodeid'.
2682          */
2683         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2684         if (!page)
2685                 goto failed;
2686
2687         page_node = page_to_nid(page);
2688         n = get_node(cachep, page_node);
2689
2690         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2691         n->colour_next++;
2692         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2693                 n->colour_next = 0;
2694
2695         offset = n->colour_next;
2696         if (offset >= cachep->colour)
2697                 offset = 0;
2698
2699         offset *= cachep->colour_off;
2700
2701         /* Get slab management. */
2702         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2703                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2704         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2705                 goto opps1;
2706
2707         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2708
2709         kasan_poison_slab(page);
2710         cache_init_objs(cachep, page);
2711
2712         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2713                 local_irq_disable();
2714
2715         return page;
2716
2717 opps1:
2718         kmem_freepages(cachep, page);
2719 failed:
2720         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2721                 local_irq_disable();
2722         return NULL;
2723 }
2724
2725 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2726 {
2727         struct kmem_cache_node *n;
2728         void *list = NULL;
2729
2730         check_irq_off();
2731
2732         if (!page)
2733                 return;
2734
2735         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2736         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2737
2738         spin_lock(&n->list_lock);
2739         n->total_slabs++;
2740         if (!page->active) {
2741                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2742                 n->free_slabs++;
2743         } else
2744                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2745
2746         STATS_INC_GROWN(cachep);
2747         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2748         spin_unlock(&n->list_lock);
2749
2750         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2751 }
2752
2753 #if DEBUG
2754
2755 /*
2756  * Perform extra freeing checks:
2757  * - detect bad pointers.
2758  * - POISON/RED_ZONE checking
2759  */
2760 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2761 {
2762         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2763                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2764                        (unsigned long)objp);
2765                 BUG();
2766         }
2767 }
2768
2769 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2770 {
2771         unsigned long long redzone1, redzone2;
2772
2773         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2774         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2775
2776         /*
2777          * Redzone is ok.
2778          */
2779         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2780                 return;
2781
2782         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2783                 slab_error(cache, "double free detected");
2784         else
2785                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2786
2787         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2788                obj, redzone1, redzone2);
2789 }
2790
2791 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2792                                    unsigned long caller)
2793 {
2794         unsigned int objnr;
2795         struct page *page;
2796
2797         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2798
2799         objp -= obj_offset(cachep);
2800         kfree_debugcheck(objp);
2801         page = virt_to_head_page(objp);
2802
2803         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2804                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2805                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2806                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2807         }
2808         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2809                 set_store_user_dirty(cachep);
2810                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2811         }
2812
2813         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2814
2815         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2816         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2817
2818         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2819                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2820                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2821         }
2822         return objp;
2823 }
2824
2825 #else
2826 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2827 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2828 #endif
2829
2830 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2831                                                 void **list)
2832 {
2833 #if DEBUG
2834         void *next = *list;
2835         void *objp;
2836
2837         while (next) {
2838                 objp = next - obj_offset(cachep);
2839                 next = *(void **)next;
2840                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2841         }
2842 #endif
2843 }
2844
2845 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2846                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2847                                 void **list)
2848 {
2849         /* move slabp to correct slabp list: */
2850         list_del(&page->lru);
2851         if (page->active == cachep->num) {
2852                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2853                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2854 #if DEBUG
2855                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2856                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2857                                 void **objp = page->freelist;
2858
2859                                 *objp = *list;
2860                                 *list = objp;
2861                         }
2862 #endif
2863                         page->freelist = NULL;
2864                 }
2865         } else
2866                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2867 }
2868
2869 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2870 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2871                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2872 {
2873         if (!page)
2874                 return NULL;
2875
2876         if (pfmemalloc)
2877                 return page;
2878
2879         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2880                 return page;
2881
2882         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2883         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2884                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2885                 return page;
2886         }
2887
2888         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2889         list_del(&page->lru);
2890         if (!page->active) {
2891                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2892                 n->free_slabs++;
2893         } else
2894                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2895
2896         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2897                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2898                         return page;
2899         }
2900
2901         n->free_touched = 1;
2902         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2903                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2904                         n->free_slabs--;
2905                         return page;
2906                 }
2907         }
2908
2909         return NULL;
2910 }
2911
2912 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2913 {
2914         struct page *page;
2915
2916         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2917         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2918         if (!page) {
2919                 n->free_touched = 1;
2920                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2921                                                 lru);
2922                 if (page)
2923                         n->free_slabs--;
2924         }
2925
2926         if (sk_memalloc_socks())
2927                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2928
2929         return page;
2930 }
2931
2932 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2933                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2934 {
2935         struct page *page;
2936         void *obj;
2937         void *list = NULL;
2938
2939         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2940                 return NULL;
2941
2942         spin_lock(&n->list_lock);
2943         page = get_first_slab(n, true);
2944         if (!page) {
2945                 spin_unlock(&n->list_lock);
2946                 return NULL;
2947         }
2948
2949         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2950         n->free_objects--;
2951
2952         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2953
2954         spin_unlock(&n->list_lock);
2955         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2956
2957         return obj;
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2962  * or cache_grow_end() for new slab
2963  */
2964 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2965                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2966 {
2967         /*
2968          * There must be at least one object available for
2969          * allocation.
2970          */
2971         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2972
2973         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2974                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2975                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2976                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2977
2978                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2979         }
2980
2981         return batchcount;
2982 }
2983
2984 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2985 {
2986         int batchcount;
2987         struct kmem_cache_node *n;
2988         struct array_cache *ac, *shared;
2989         int node;
2990         void *list = NULL;
2991         struct page *page;
2992
2993         check_irq_off();
2994         node = numa_mem_id();
2995
2996         ac = cpu_cache_get(cachep);
2997         batchcount = ac->batchcount;
2998         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2999                 /*
3000                  * If there was little recent activity on this cache, then
3001                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3002                  * refill bouncing.
3003                  */
3004                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3005         }
3006         n = get_node(cachep, node);
3007
3008         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3009         shared = READ_ONCE(n->shared);
3010         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3011                 goto direct_grow;
3012
3013         spin_lock(&n->list_lock);
3014         shared = READ_ONCE(n->shared);
3015
3016         /* See if we can refill from the shared array */
3017         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3018                 shared->touched = 1;
3019                 goto alloc_done;
3020         }
3021
3022         while (batchcount > 0) {
3023                 /* Get slab alloc is to come from. */
3024                 page = get_first_slab(n, false);
3025                 if (!page)
3026                         goto must_grow;
3027
3028                 check_spinlock_acquired(cachep);
3029
3030                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3031                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3032         }
3033
3034 must_grow:
3035         n->free_objects -= ac->avail;
3036 alloc_done:
3037         spin_unlock(&n->list_lock);
3038         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3039
3040 direct_grow:
3041         if (unlikely(!ac->avail)) {
3042                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3043                 if (sk_memalloc_socks()) {
3044                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3045
3046                         if (obj)
3047                                 return obj;
3048                 }
3049
3050                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3051
3052                 /*
3053                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3054                  * then ac could change.
3055                  */
3056                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3057                 if (!ac->avail && page)
3058                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3059                 cache_grow_end(cachep, page);
3060
3061                 if (!ac->avail)
3062                         return NULL;
3063         }
3064         ac->touched = 1;
3065
3066         return ac->entry[--ac->avail];
3067 }
3068
3069 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3070                                                 gfp_t flags)
3071 {
3072         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3073 }
3074
3075 #if DEBUG
3076 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3077                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3078 {
3079         if (!objp)
3080                 return objp;
3081         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3082                 check_poison_obj(cachep, objp);
3083                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3084                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3085         }
3086         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3087                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3088
3089         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3090                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3091                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3092                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3093                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3094                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3095                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3096                 }
3097                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3098                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3099         }
3100
3101         objp += obj_offset(cachep);
3102         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3103                 cachep->ctor(objp);
3104         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3105             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3106                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3107                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3108         }
3109         return objp;
3110 }
3111 #else
3112 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3113 #endif
3114
3115 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3116 {
3117         void *objp;
3118         struct array_cache *ac;
3119
3120         check_irq_off();
3121
3122         ac = cpu_cache_get(cachep);
3123         if (likely(ac->avail)) {
3124                 ac->touched = 1;
3125                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3126
3127                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3128                 goto out;
3129         }
3130
3131         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3132         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3133         /*
3134          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3135          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3136          */
3137         ac = cpu_cache_get(cachep);
3138
3139 out:
3140         /*
3141          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3142          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3143          * treat the array pointers as a reference to the object.
3144          */
3145         if (objp)
3146                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3147         return objp;
3148 }
3149
3150 #ifdef CONFIG_NUMA
3151 /*
3152  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3153  *
3154  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3155  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3156  */
3157 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3158 {
3159         int nid_alloc, nid_here;
3160
3161         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3162                 return NULL;
3163         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3164         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3165                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3166         else if (current->mempolicy)
3167                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3168         if (nid_alloc != nid_here)
3169                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3170         return NULL;
3171 }
3172
3173 /*
3174  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3175  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3176  * available node for available objects. If that fails then we
3177  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3178  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3179  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3180  */
3181 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3182 {
3183         struct zonelist *zonelist;
3184         struct zoneref *z;
3185         struct zone *zone;
3186         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3187         void *obj = NULL;
3188         struct page *page;
3189         int nid;
3190         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3191
3192         if (flags & __GFP_THISNODE)
3193                 return NULL;
3194
3195 retry_cpuset:
3196         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3197         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3198
3199 retry:
3200         /*
3201          * Look through allowed nodes for objects available
3202          * from existing per node queues.
3203          */
3204         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3205                 nid = zone_to_nid(zone);
3206
3207                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3208                         get_node(cache, nid) &&
3209                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3210                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3211                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3212                                 if (obj)
3213                                         break;
3214                 }
3215         }
3216
3217         if (!obj) {
3218                 /*
3219                  * This allocation will be performed within the constraints
3220                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3221                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3222                  * set and go into memory reserves if necessary.
3223                  */
3224                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3225                 cache_grow_end(cache, page);
3226                 if (page) {
3227                         nid = page_to_nid(page);
3228                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3229                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3230
3231                         /*
3232                          * Another processor may allocate the objects in
3233                          * the slab since we are not holding any locks.
3234                          */
3235                         if (!obj)
3236                                 goto retry;
3237                 }
3238         }
3239
3240         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3241                 goto retry_cpuset;
3242         return obj;
3243 }
3244
3245 /*
3246  * A interface to enable slab creation on nodeid
3247  */
3248 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3249                                 int nodeid)
3250 {
3251         struct page *page;
3252         struct kmem_cache_node *n;
3253         void *obj = NULL;
3254         void *list = NULL;
3255
3256         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3257         n = get_node(cachep, nodeid);
3258         BUG_ON(!n);
3259
3260         check_irq_off();
3261         spin_lock(&n->list_lock);
3262         page = get_first_slab(n, false);
3263         if (!page)
3264                 goto must_grow;
3265
3266         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3267
3268         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3269         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3270         STATS_SET_HIGH(cachep);
3271
3272         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3273
3274         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3275         n->free_objects--;
3276
3277         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3278
3279         spin_unlock(&n->list_lock);
3280         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3281         return obj;
3282
3283 must_grow:
3284         spin_unlock(&n->list_lock);
3285         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3286         if (page) {
3287                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3288                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3289         }
3290         cache_grow_end(cachep, page);
3291
3292         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3293 }
3294
3295 static __always_inline void *
3296 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3297                    unsigned long caller)
3298 {
3299         unsigned long save_flags;
3300         void *ptr;
3301         int slab_node = numa_mem_id();
3302
3303         flags &= gfp_allowed_mask;
3304         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3305         if (unlikely(!cachep))
3306                 return NULL;
3307
3308         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3309         local_irq_save(save_flags);
3310
3311         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3312                 nodeid = slab_node;
3313
3314         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3315                 /* Node not bootstrapped yet */
3316                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3317                 goto out;
3318         }
3319
3320         if (nodeid == slab_node) {
3321                 /*
3322                  * Use the locally cached objects if possible.
3323                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3324                  * to other nodes. It may fail while we still have
3325                  * objects on other nodes available.
3326                  */
3327                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3328                 if (ptr)
3329                         goto out;
3330         }
3331         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3332         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3333   out:
3334         local_irq_restore(save_flags);
3335         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3336
3337         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3338                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3339
3340         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3341         return ptr;
3342 }
3343
3344 static __always_inline void *
3345 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3346 {
3347         void *objp;
3348
3349         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3350                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3351                 if (objp)
3352                         goto out;
3353         }
3354         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3355
3356         /*
3357          * We may just have run out of memory on the local node.
3358          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3359          */
3360         if (!objp)
3361                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3362
3363   out:
3364         return objp;
3365 }
3366 #else
3367
3368 static __always_inline void *
3369 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3370 {
3371         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3372 }
3373
3374 #endif /* CONFIG_NUMA */
3375
3376 static __always_inline void *
3377 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3378 {
3379         unsigned long save_flags;
3380         void *objp;
3381
3382         flags &= gfp_allowed_mask;
3383         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3384         if (unlikely(!cachep))
3385                 return NULL;
3386
3387         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3388         local_irq_save(save_flags);
3389         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3390         local_irq_restore(save_flags);
3391         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3392         prefetchw(objp);
3393
3394         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3395                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3396
3397         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3398         return objp;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3403  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3404  */
3405 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3406                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3407 {
3408         int i;
3409         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3410         struct page *page;
3411
3412         n->free_objects += nr_objects;
3413
3414         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3415                 void *objp;
3416                 struct page *page;
3417
3418                 objp = objpp[i];
3419
3420                 page = virt_to_head_page(objp);
3421                 list_del(&page->lru);
3422                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3423                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3424                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3425
3426                 /* fixup slab chains */
3427                 if (page->active == 0) {
3428                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3429                         n->free_slabs++;
3430                 } else {
3431                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3432                          * partial list on free - maximum time for the
3433                          * other objects to be freed, too.
3434                          */
3435                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3436                 }
3437         }
3438
3439         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3440                 n->free_objects -= cachep->num;
3441
3442                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3443                 list_move(&page->lru, list);
3444                 n->free_slabs--;
3445                 n->total_slabs--;
3446         }
3447 }
3448
3449 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3450 {
3451         int batchcount;
3452         struct kmem_cache_node *n;
3453         int node = numa_mem_id();
3454         LIST_HEAD(list);
3455
3456         batchcount = ac->batchcount;
3457
3458         check_irq_off();
3459         n = get_node(cachep, node);
3460         spin_lock(&n->list_lock);
3461         if (n->shared) {
3462                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3463                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3464                 if (max) {
3465                         if (batchcount > max)
3466                                 batchcount = max;
3467                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3468                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3469                         shared_array->avail += batchcount;
3470                         goto free_done;
3471                 }
3472         }
3473
3474         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3475 free_done:
3476 #if STATS
3477         {
3478                 int i = 0;
3479                 struct page *page;
3480
3481                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3482                         BUG_ON(page->active);
3483
3484                         i++;
3485                 }
3486                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3487         }
3488 #endif
3489         spin_unlock(&n->list_lock);
3490         slabs_destroy(cachep, &list);
3491         ac->avail -= batchcount;
3492         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3493 }
3494
3495 /*
3496  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3497  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3498  */
3499 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3500                                 unsigned long caller)
3501 {
3502         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3503         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3504                 return;
3505
3506         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3507 }
3508
3509 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3510                 unsigned long caller)
3511 {
3512         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3513
3514         check_irq_off();
3515         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3516         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3517
3518         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3519
3520         /*
3521          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3522          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3523          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3524          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3525          * the cache.
3526          */
3527         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3528                 return;
3529
3530         if (ac->avail < ac->limit) {
3531                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3532         } else {
3533                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3534                 cache_flusharray(cachep, ac);
3535         }
3536
3537         if (sk_memalloc_socks()) {
3538                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3539
3540                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3541                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3542                         return;
3543                 }
3544         }
3545
3546         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3547 }
3548
3549 /**
3550  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3551  * @cachep: The cache to allocate from.
3552  * @flags: See kmalloc().
3553  *
3554  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3555  * if the cache has no available objects.
3556  */
3557 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3558 {
3559         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3560
3561         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3562         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3563                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3564
3565         return ret;
3566 }
3567 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3568
3569 static __always_inline void
3570 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3571                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3572 {
3573         size_t i;
3574
3575         for (i = 0; i < size; i++)
3576                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3577 }
3578
3579 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3580                           void **p)
3581 {
3582         size_t i;
3583
3584         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3585         if (!s)
3586                 return 0;
3587
3588         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3589
3590         local_irq_disable();
3591         for (i = 0; i < size; i++) {
3592                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3593
3594                 if (unlikely(!objp))
3595                         goto error;
3596                 p[i] = objp;
3597         }
3598         local_irq_enable();
3599
3600         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3601
3602         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3603         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3604                 for (i = 0; i < size; i++)
3605                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3606
3607         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3608         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3609         return size;
3610 error:
3611         local_irq_enable();
3612         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3613         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3614         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3615         return 0;
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3618
3619 #ifdef CONFIG_TRACING
3620 void *
3621 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3622 {
3623         void *ret;
3624
3625         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3626
3627         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3628         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3629                       size, cachep->size, flags);
3630         return ret;
3631 }
3632 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3633 #endif
3634
3635 #ifdef CONFIG_NUMA
3636 /**
3637  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3638  * @cachep: The cache to allocate from.
3639  * @flags: See kmalloc().
3640  * @nodeid: node number of the target node.
3641  *
3642  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3643  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3644  *
3645  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3646  */
3647 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3648 {
3649         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3650
3651         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3652         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3653                                     cachep->object_size, cachep->size,
3654                                     flags, nodeid);
3655
3656         return ret;
3657 }
3658 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3659
3660 #ifdef CONFIG_TRACING
3661 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3662                                   gfp_t flags,
3663                                   int nodeid,
3664                                   size_t size)
3665 {
3666         void *ret;
3667
3668         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3669
3670         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3671         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3672                            size, cachep->size,
3673                            flags, nodeid);
3674         return ret;
3675 }
3676 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3677 #endif
3678
3679 static __always_inline void *
3680 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3681 {
3682         struct kmem_cache *cachep;
3683         void *ret;
3684
3685         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3686         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3687                 return cachep;
3688         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3689         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3690
3691         return ret;
3692 }
3693
3694 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3695 {
3696         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3697 }
3698 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3699
3700 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3701                 int node, unsigned long caller)
3702 {
3703         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3704 }
3705 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3706 #endif /* CONFIG_NUMA */
3707
3708 /**
3709  * __do_kmalloc - allocate memory
3710  * @size: how many bytes of memory are required.
3711  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3712  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3713  */
3714 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3715                                           unsigned long caller)
3716 {
3717         struct kmem_cache *cachep;
3718         void *ret;
3719
3720         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3721         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3722                 return cachep;
3723         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3724
3725         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3726         trace_kmalloc(caller, ret,
3727                       size, cachep->size, flags);
3728
3729         return ret;
3730 }
3731
3732 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3733 {
3734         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3735 }
3736 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3737
3738 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3739 {
3740         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3741 }
3742 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3743
3744 /**
3745  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3746  * @cachep: The cache the allocation was from.
3747  * @objp: The previously allocated object.
3748  *
3749  * Free an object which was previously allocated from this
3750  * cache.
3751  */
3752 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3753 {
3754         unsigned long flags;
3755         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3756         if (!cachep)
3757                 return;
3758
3759         local_irq_save(flags);
3760         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3761         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3762                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3763         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3764         local_irq_restore(flags);
3765
3766         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3767 }
3768 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3769
3770 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3771 {
3772         struct kmem_cache *s;
3773         size_t i;
3774
3775         local_irq_disable();
3776         for (i = 0; i < size; i++) {
3777                 void *objp = p[i];
3778
3779                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3780                         s = virt_to_cache(objp);
3781                 else
3782                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3783
3784                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3785                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3786                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3787
3788                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3789         }
3790         local_irq_enable();
3791
3792         /* FIXME: add tracing */
3793 }
3794 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3795
3796 /**
3797  * kfree - free previously allocated memory
3798  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3799  *
3800  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3801  *
3802  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3803  * or you will run into trouble.
3804  */
3805 void kfree(const void *objp)
3806 {
3807         struct kmem_cache *c;
3808         unsigned long flags;
3809
3810         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3811
3812         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3813                 return;
3814         local_irq_save(flags);
3815         kfree_debugcheck(objp);
3816         c = virt_to_cache(objp);
3817         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3818
3819         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3820         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3821         local_irq_restore(flags);
3822 }
3823 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3824
3825 /*
3826  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3827  */
3828 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3829 {
3830         int ret;
3831         int node;
3832         struct kmem_cache_node *n;
3833
3834         for_each_online_node(node) {
3835                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3836                 if (ret)
3837                         goto fail;
3838
3839         }
3840
3841         return 0;
3842
3843 fail:
3844         if (!cachep->list.next) {
3845                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3846                 node--;
3847                 while (node >= 0) {
3848                         n = get_node(cachep, node);
3849                         if (n) {
3850                                 kfree(n->shared);
3851                                 free_alien_cache(n->alien);
3852                                 kfree(n);
3853                                 cachep->node[node] = NULL;
3854                         }
3855                         node--;
3856                 }
3857         }
3858         return -ENOMEM;
3859 }
3860
3861 /* Always called with the slab_mutex held */
3862 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3863                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3864 {
3865         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3866         int cpu;
3867
3868         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3869         if (!cpu_cache)
3870                 return -ENOMEM;
3871
3872         prev = cachep->cpu_cache;
3873         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3874         /*
3875          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3876          * cpus, so skip the IPIs.
3877          */
3878         if (prev)
3879                 kick_all_cpus_sync();
3880
3881         check_irq_on();
3882         cachep->batchcount = batchcount;
3883         cachep->limit = limit;
3884         cachep->shared = shared;
3885
3886         if (!prev)
3887                 goto setup_node;
3888
3889         for_each_online_cpu(cpu) {
3890                 LIST_HEAD(list);
3891                 int node;
3892                 struct kmem_cache_node *n;
3893                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3894
3895                 node = cpu_to_mem(cpu);
3896                 n = get_node(cachep, node);
3897                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3898                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3899                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3900                 slabs_destroy(cachep, &list);
3901         }
3902         free_percpu(prev);
3903
3904 setup_node:
3905         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3906 }
3907
3908 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3909                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3910 {
3911         int ret;
3912         struct kmem_cache *c;
3913
3914         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3915
3916         if (slab_state < FULL)
3917                 return ret;
3918
3919         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3920                 return ret;
3921
3922         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3923         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3924                 /* return value determined by the root cache only */
3925                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3926         }
3927
3928         return ret;
3929 }
3930
3931 /* Called with slab_mutex held always */
3932 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3933 {
3934         int err;
3935         int limit = 0;
3936         int shared = 0;
3937         int batchcount = 0;
3938
3939         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3940         if (err)
3941                 goto end;
3942
3943         if (!is_root_cache(cachep)) {
3944                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3945                 limit = root->limit;
3946                 shared = root->shared;
3947                 batchcount = root->batchcount;
3948         }
3949
3950         if (limit && shared && batchcount)
3951                 goto skip_setup;
3952         /*
3953          * The head array serves three purposes:
3954          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3955          * - reduce the number of spinlock operations.
3956          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3957          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3958          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3959          * Bonwick.
3960          */
3961         if (cachep->size > 131072)
3962                 limit = 1;
3963         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3964                 limit = 8;
3965         else if (cachep->size > 1024)
3966                 limit = 24;
3967         else if (cachep->size > 256)
3968                 limit = 54;
3969         else
3970                 limit = 120;
3971
3972         /*
3973          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3974          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3975          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3976          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3977          * replaces Bonwick's magazine layer.
3978          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3979          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3980          */
3981         shared = 0;
3982         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3983                 shared = 8;
3984
3985 #if DEBUG
3986         /*
3987          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3988          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3989          */
3990         if (limit > 32)
3991                 limit = 32;
3992 #endif
3993         batchcount = (limit + 1) / 2;
3994 skip_setup:
3995         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3996 end:
3997         if (err)
3998                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3999                        cachep->name, -err);
4000         return err;
4001 }
4002
4003 /*
4004  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4005  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4006  * if drain_array() is used on the shared array.
4007  */
4008 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4009                          struct array_cache *ac, int node)
4010 {
4011         LIST_HEAD(list);
4012
4013         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4014         check_mutex_acquired();
4015
4016         if (!ac || !ac->avail)
4017                 return;
4018
4019         if (ac->touched) {
4020                 ac->touched = 0;
4021                 return;
4022         }
4023
4024         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4025         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4026         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4027
4028         slabs_destroy(cachep, &list);
4029 }
4030
4031 /**
4032  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4033  * @w: work descriptor
4034  *
4035  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4036  * Purpose:
4037  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4038  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4039  *
4040  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4041  * again on the next iteration.
4042  */
4043 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4044 {
4045         struct kmem_cache *searchp;
4046         struct kmem_cache_node *n;
4047         int node = numa_mem_id();
4048         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4049
4050         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4051                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4052                 goto out;
4053
4054         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4055                 check_irq_on();
4056
4057                 /*
4058                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4059                  * have established with reasonable certainty that
4060                  * we can do some work if the lock was obtained.
4061                  */
4062                 n = get_node(searchp, node);
4063
4064                 reap_alien(searchp, n);
4065
4066                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4067
4068                 /*
4069                  * These are racy checks but it does not matter
4070                  * if we skip one check or scan twice.
4071                  */
4072                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4073                         goto next;
4074
4075                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4076
4077                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4078
4079                 if (n->free_touched)
4080                         n->free_touched = 0;
4081                 else {
4082                         int freed;
4083
4084                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4085                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4086                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4087                 }
4088 next:
4089                 cond_resched();
4090         }
4091         check_irq_on();
4092         mutex_unlock(&slab_mutex);
4093         next_reap_node();
4094 out:
4095         /* Set up the next iteration */
4096         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4097 }
4098
4099 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4100 {
4101         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4102         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4103         unsigned long free_slabs = 0;
4104         int node;
4105         struct kmem_cache_node *n;
4106
4107         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4108                 check_irq_on();
4109                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4110
4111                 total_slabs += n->total_slabs;
4112                 free_slabs += n->free_slabs;
4113                 free_objs += n->free_objects;
4114
4115                 if (n->shared)
4116                         shared_avail += n->shared->avail;
4117
4118                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4119         }
4120         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4121         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4122         active_objs = num_objs - free_objs;
4123
4124         sinfo->active_objs = active_objs;
4125         sinfo->num_objs = num_objs;
4126         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4127         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4128         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4129         sinfo->limit = cachep->limit;
4130         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4131         sinfo->shared = cachep->shared;
4132         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4133         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4134 }
4135
4136 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4137 {
4138 #if STATS
4139         {                       /* node stats */
4140                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4141                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4142                 unsigned long grown = cachep->grown;
4143                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4144                 unsigned long errors = cachep->errors;
4145                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4146                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4147                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4148                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4149
4150                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4151                            allocs, high, grown,
4152                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4153                            node_frees, overflows);
4154         }
4155         /* cpu stats */
4156         {
4157                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4158                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4159                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4160                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4161
4162                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4163                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4164         }
4165 #endif
4166 }
4167
4168 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4169 /**
4170  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4171  * @file: unused
4172  * @buffer: user buffer
4173  * @count: data length
4174  * @ppos: unused
4175  */
4176 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4177                        size_t count, loff_t *ppos)
4178 {
4179         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4180         int limit, batchcount, shared, res;
4181         struct kmem_cache *cachep;
4182
4183         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4184                 return -EINVAL;
4185         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4186                 return -EFAULT;
4187         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4188
4189         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4190         if (!tmp)
4191                 return -EINVAL;
4192         *tmp = '\0';
4193         tmp++;
4194         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4195                 return -EINVAL;
4196
4197         /* Find the cache in the chain of caches. */
4198         mutex_lock(&slab_mutex);
4199         res = -EINVAL;
4200         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4201                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4202                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4203                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4204                                 res = 0;
4205                         } else {
4206                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4207                                                        batchcount, shared,
4208                                                        GFP_KERNEL);
4209                         }
4210                         break;
4211                 }
4212         }
4213         mutex_unlock(&slab_mutex);
4214         if (res >= 0)
4215                 res = count;
4216         return res;
4217 }
4218
4219 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4220
4221 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4222 {
4223         unsigned long *p;
4224         int l;
4225         if (!v)
4226                 return 1;
4227         l = n[1];
4228         p = n + 2;
4229         while (l) {
4230                 int i = l/2;
4231                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4232                 if (*q == v) {
4233                         q[1]++;
4234                         return 1;
4235                 }
4236                 if (*q > v) {
4237                         l = i;
4238                 } else {
4239                         p = q + 2;
4240                         l -= i + 1;
4241                 }
4242         }
4243         if (++n[1] == n[0])
4244                 return 0;
4245         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4246         p[0] = v;
4247         p[1] = 1;
4248         return 1;
4249 }
4250
4251 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4252                                                 struct page *page)
4253 {
4254         void *p;
4255         int i, j;
4256         unsigned long v;
4257
4258         if (n[0] == n[1])
4259                 return;
4260         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4261                 bool active = true;
4262
4263                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4264                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4265                                 active = false;
4266                                 break;
4267                         }
4268                 }
4269
4270                 if (!active)
4271                         continue;
4272
4273                 /*
4274                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4275                  * mapping is established when actual object allocation and
4276                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4277                  * cache.
4278                  */
4279                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4280                         continue;
4281
4282                 if (!add_caller(n, v))
4283                         return;
4284         }
4285 }
4286
4287 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4288 {
4289 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4290         unsigned long offset, size;
4291         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4292
4293         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4294                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4295                 if (modname[0])
4296                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4297                 return;
4298         }
4299 #endif
4300         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4301 }
4302
4303 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4304 {
4305         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4306         struct page *page;
4307         struct kmem_cache_node *n;
4308         const char *name;
4309         unsigned long *x = m->private;
4310         int node;
4311         int i;
4312
4313         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4314                 return 0;
4315         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4316                 return 0;
4317
4318         /*
4319          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4320          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4321          * during the processing, information would be wrong so restart
4322          * whole processing.
4323          */
4324         do {
4325                 set_store_user_clean(cachep);
4326                 drain_cpu_caches(cachep);
4327
4328                 x[1] = 0;
4329
4330                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4331
4332                         check_irq_on();
4333                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4334
4335                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4336                                 handle_slab(x, cachep, page);
4337                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4338                                 handle_slab(x, cachep, page);
4339                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4340                 }
4341         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4342
4343         name = cachep->name;
4344         if (x[0] == x[1]) {
4345                 /* Increase the buffer size */
4346                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4347                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4348                 if (!m->private) {
4349                         /* Too bad, we are really out */
4350                         m->private = x;
4351                         mutex_lock(&slab_mutex);
4352                         return -ENOMEM;
4353                 }
4354                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4355                 kfree(x);
4356                 mutex_lock(&slab_mutex);
4357                 /* Now make sure this entry will be retried */
4358                 m->count = m->size;
4359                 return 0;
4360         }
4361         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4362                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4363                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4364                 seq_putc(m, '\n');
4365         }
4366
4367         return 0;
4368 }
4369
4370 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4371         .start = slab_start,
4372         .next = slab_next,
4373         .stop = slab_stop,
4374         .show = leaks_show,
4375 };
4376
4377 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4378 {
4379         unsigned long *n;
4380
4381         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4382         if (!n)
4383                 return -ENOMEM;
4384
4385         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4386
4387         return 0;
4388 }
4389
4390 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4391         .open           = slabstats_open,
4392         .read           = seq_read,
4393         .llseek         = seq_lseek,
4394         .release        = seq_release_private,
4395 };
4396 #endif
4397
4398 static int __init slab_proc_init(void)
4399 {
4400 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4401         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4402 #endif
4403         return 0;
4404 }
4405 module_init(slab_proc_init);
4406
4407 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4408 /*
4409  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4410  *
4411  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4412  * to indicate an error.
4413  */
4414 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4415                                 struct page *page)
4416 {
4417         struct kmem_cache *cachep;
4418         unsigned int objnr;
4419         unsigned long offset;
4420
4421         /* Find and validate object. */
4422         cachep = page->slab_cache;
4423         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4424         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4425
4426         /* Find offset within object. */
4427         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4428
4429         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4430         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4431                 return NULL;
4432
4433         return cachep->name;
4434 }
4435 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4436
4437 /**
4438  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4439  * @objp: Pointer to the object
4440  *
4441  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4442  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4443  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4444  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4445  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4446  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4447  * must not be freed during the duration of the call.
4448  */
4449 size_t ksize(const void *objp)
4450 {
4451         size_t size;
4452
4453         BUG_ON(!objp);
4454         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4455                 return 0;
4456
4457         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4458         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4459          * so we need to unpoison this area.
4460          */
4461         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4462
4463         return size;
4464 }
4465 EXPORT_SYMBOL(ksize);