]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/slab_common.c
slab: implement slab_root_caches list
[linux.git] / mm / slab_common.c
1 /*
2  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
3  *
4  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
5  */
6 #include <linux/slab.h>
7
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/poison.h>
10 #include <linux/interrupt.h>
11 #include <linux/memory.h>
12 #include <linux/compiler.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/cpu.h>
15 #include <linux/uaccess.h>
16 #include <linux/seq_file.h>
17 #include <linux/proc_fs.h>
18 #include <asm/cacheflush.h>
19 #include <asm/tlbflush.h>
20 #include <asm/page.h>
21 #include <linux/memcontrol.h>
22
23 #define CREATE_TRACE_POINTS
24 #include <trace/events/kmem.h>
25
26 #include "slab.h"
27
28 enum slab_state slab_state;
29 LIST_HEAD(slab_caches);
30 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
31 struct kmem_cache *kmem_cache;
32
33 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
34 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
35 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
36                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
37
38 /*
39  * Set of flags that will prevent slab merging
40  */
41 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
42                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
43                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
44
45 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
46                          SLAB_NOTRACK | SLAB_ACCOUNT)
47
48 /*
49  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
50  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
51  */
52 static int slab_nomerge;
53
54 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
55 {
56         slab_nomerge = 1;
57         return 1;
58 }
59
60 #ifdef CONFIG_SLUB
61 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
62 #endif
63
64 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
65
66 /*
67  * Determine the size of a slab object
68  */
69 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
70 {
71         return s->object_size;
72 }
73 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
74
75 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
76 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
77 {
78         struct kmem_cache *s = NULL;
79
80         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
81                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
82                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
83                 return -EINVAL;
84         }
85
86         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
87                 char tmp;
88                 int res;
89
90                 /*
91                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
92                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
93                  * area of the module.  Print a warning.
94                  */
95                 res = probe_kernel_address(s->name, tmp);
96                 if (res) {
97                         pr_err("Slab cache with size %d has lost its name\n",
98                                s->object_size);
99                         continue;
100                 }
101         }
102
103         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
104         return 0;
105 }
106 #else
107 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
108 {
109         return 0;
110 }
111 #endif
112
113 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
114 {
115         size_t i;
116
117         for (i = 0; i < nr; i++) {
118                 if (s)
119                         kmem_cache_free(s, p[i]);
120                 else
121                         kfree(p[i]);
122         }
123 }
124
125 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
126                                                                 void **p)
127 {
128         size_t i;
129
130         for (i = 0; i < nr; i++) {
131                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
132                 if (!x) {
133                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
134                         return 0;
135                 }
136         }
137         return i;
138 }
139
140 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
141
142 LIST_HEAD(slab_root_caches);
143
144 void slab_init_memcg_params(struct kmem_cache *s)
145 {
146         s->memcg_params.root_cache = NULL;
147         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
148         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.children);
149 }
150
151 static int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
152                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
153 {
154         struct memcg_cache_array *arr;
155
156         if (root_cache) {
157                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
158                 s->memcg_params.memcg = memcg;
159                 INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.children_node);
160                 INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.kmem_caches_node);
161                 return 0;
162         }
163
164         slab_init_memcg_params(s);
165
166         if (!memcg_nr_cache_ids)
167                 return 0;
168
169         arr = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
170                       memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *),
171                       GFP_KERNEL);
172         if (!arr)
173                 return -ENOMEM;
174
175         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, arr);
176         return 0;
177 }
178
179 static void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
180 {
181         if (is_root_cache(s))
182                 kfree(rcu_access_pointer(s->memcg_params.memcg_caches));
183 }
184
185 static int update_memcg_params(struct kmem_cache *s, int new_array_size)
186 {
187         struct memcg_cache_array *old, *new;
188
189         new = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
190                       new_array_size * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
191         if (!new)
192                 return -ENOMEM;
193
194         old = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
195                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
196         if (old)
197                 memcpy(new->entries, old->entries,
198                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *));
199
200         rcu_assign_pointer(s->memcg_params.memcg_caches, new);
201         if (old)
202                 kfree_rcu(old, rcu);
203         return 0;
204 }
205
206 int memcg_update_all_caches(int num_memcgs)
207 {
208         struct kmem_cache *s;
209         int ret = 0;
210
211         mutex_lock(&slab_mutex);
212         list_for_each_entry(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
213                 ret = update_memcg_params(s, num_memcgs);
214                 /*
215                  * Instead of freeing the memory, we'll just leave the caches
216                  * up to this point in an updated state.
217                  */
218                 if (ret)
219                         break;
220         }
221         mutex_unlock(&slab_mutex);
222         return ret;
223 }
224
225 void memcg_link_cache(struct kmem_cache *s)
226 {
227         if (is_root_cache(s)) {
228                 list_add(&s->root_caches_node, &slab_root_caches);
229         } else {
230                 list_add(&s->memcg_params.children_node,
231                          &s->memcg_params.root_cache->memcg_params.children);
232                 list_add(&s->memcg_params.kmem_caches_node,
233                          &s->memcg_params.memcg->kmem_caches);
234         }
235 }
236
237 static void memcg_unlink_cache(struct kmem_cache *s)
238 {
239         if (is_root_cache(s)) {
240                 list_del(&s->root_caches_node);
241         } else {
242                 list_del(&s->memcg_params.children_node);
243                 list_del(&s->memcg_params.kmem_caches_node);
244         }
245 }
246 #else
247 static inline int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
248                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
249 {
250         return 0;
251 }
252
253 static inline void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
254 {
255 }
256
257 static inline void memcg_unlink_cache(struct kmem_cache *s)
258 {
259 }
260 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
261
262 /*
263  * Find a mergeable slab cache
264  */
265 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
266 {
267         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
268                 return 1;
269
270         if (!is_root_cache(s))
271                 return 1;
272
273         if (s->ctor)
274                 return 1;
275
276         /*
277          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
278          */
279         if (s->refcount < 0)
280                 return 1;
281
282         return 0;
283 }
284
285 struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size, size_t align,
286                 unsigned long flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
287 {
288         struct kmem_cache *s;
289
290         if (slab_nomerge)
291                 return NULL;
292
293         if (ctor)
294                 return NULL;
295
296         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
297         align = calculate_alignment(flags, align, size);
298         size = ALIGN(size, align);
299         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
300
301         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
302                 return NULL;
303
304         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
305                 if (slab_unmergeable(s))
306                         continue;
307
308                 if (size > s->size)
309                         continue;
310
311                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
312                         continue;
313                 /*
314                  * Check if alignment is compatible.
315                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
316                  */
317                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
318                         continue;
319
320                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
321                         continue;
322
323                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
324                         (align > s->align || s->align % align))
325                         continue;
326
327                 return s;
328         }
329         return NULL;
330 }
331
332 /*
333  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
334  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
335  */
336 unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
337                 unsigned long align, unsigned long size)
338 {
339         /*
340          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
341          * suggestion if the object is sufficiently large.
342          *
343          * The hardware cache alignment cannot override the specified
344          * alignment though. If that is greater then use it.
345          */
346         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
347                 unsigned long ralign = cache_line_size();
348                 while (size <= ralign / 2)
349                         ralign /= 2;
350                 align = max(align, ralign);
351         }
352
353         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
354                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
355
356         return ALIGN(align, sizeof(void *));
357 }
358
359 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
360                 size_t object_size, size_t size, size_t align,
361                 unsigned long flags, void (*ctor)(void *),
362                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
363 {
364         struct kmem_cache *s;
365         int err;
366
367         err = -ENOMEM;
368         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
369         if (!s)
370                 goto out;
371
372         s->name = name;
373         s->object_size = object_size;
374         s->size = size;
375         s->align = align;
376         s->ctor = ctor;
377
378         err = init_memcg_params(s, memcg, root_cache);
379         if (err)
380                 goto out_free_cache;
381
382         err = __kmem_cache_create(s, flags);
383         if (err)
384                 goto out_free_cache;
385
386         s->refcount = 1;
387         list_add(&s->list, &slab_caches);
388         memcg_link_cache(s);
389 out:
390         if (err)
391                 return ERR_PTR(err);
392         return s;
393
394 out_free_cache:
395         destroy_memcg_params(s);
396         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
397         goto out;
398 }
399
400 /*
401  * kmem_cache_create - Create a cache.
402  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
403  * @size: The size of objects to be created in this cache.
404  * @align: The required alignment for the objects.
405  * @flags: SLAB flags
406  * @ctor: A constructor for the objects.
407  *
408  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
409  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
410  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
411  *
412  * The flags are
413  *
414  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
415  * to catch references to uninitialised memory.
416  *
417  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
418  * for buffer overruns.
419  *
420  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
421  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
422  * as davem.
423  */
424 struct kmem_cache *
425 kmem_cache_create(const char *name, size_t size, size_t align,
426                   unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
427 {
428         struct kmem_cache *s = NULL;
429         const char *cache_name;
430         int err;
431
432         get_online_cpus();
433         get_online_mems();
434         memcg_get_cache_ids();
435
436         mutex_lock(&slab_mutex);
437
438         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
439         if (err) {
440                 goto out_unlock;
441         }
442
443         /* Refuse requests with allocator specific flags */
444         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
445                 err = -EINVAL;
446                 goto out_unlock;
447         }
448
449         /*
450          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
451          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
452          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
453          * passed flags.
454          */
455         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
456
457         s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
458         if (s)
459                 goto out_unlock;
460
461         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
462         if (!cache_name) {
463                 err = -ENOMEM;
464                 goto out_unlock;
465         }
466
467         s = create_cache(cache_name, size, size,
468                          calculate_alignment(flags, align, size),
469                          flags, ctor, NULL, NULL);
470         if (IS_ERR(s)) {
471                 err = PTR_ERR(s);
472                 kfree_const(cache_name);
473         }
474
475 out_unlock:
476         mutex_unlock(&slab_mutex);
477
478         memcg_put_cache_ids();
479         put_online_mems();
480         put_online_cpus();
481
482         if (err) {
483                 if (flags & SLAB_PANIC)
484                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
485                                 name, err);
486                 else {
487                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
488                                 name, err);
489                         dump_stack();
490                 }
491                 return NULL;
492         }
493         return s;
494 }
495 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
496
497 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
498 {
499         LIST_HEAD(to_destroy);
500         struct kmem_cache *s, *s2;
501
502         /*
503          * On destruction, SLAB_DESTROY_BY_RCU kmem_caches are put on the
504          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
505          * through RCU and and the associated kmem_cache are dereferenced
506          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
507          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
508          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
509          * asynchronously.
510          */
511         mutex_lock(&slab_mutex);
512         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
513         mutex_unlock(&slab_mutex);
514
515         if (list_empty(&to_destroy))
516                 return;
517
518         rcu_barrier();
519
520         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
521 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
522                 sysfs_slab_release(s);
523 #else
524                 slab_kmem_cache_release(s);
525 #endif
526         }
527 }
528
529 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
530 {
531         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
532                 return -EBUSY;
533
534         memcg_unlink_cache(s);
535         list_del(&s->list);
536
537         if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) {
538                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
539                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
540         } else {
541 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
542                 sysfs_slab_release(s);
543 #else
544                 slab_kmem_cache_release(s);
545 #endif
546         }
547
548         return 0;
549 }
550
551 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
552 /*
553  * memcg_create_kmem_cache - Create a cache for a memory cgroup.
554  * @memcg: The memory cgroup the new cache is for.
555  * @root_cache: The parent of the new cache.
556  *
557  * This function attempts to create a kmem cache that will serve allocation
558  * requests going from @memcg to @root_cache. The new cache inherits properties
559  * from its parent.
560  */
561 void memcg_create_kmem_cache(struct mem_cgroup *memcg,
562                              struct kmem_cache *root_cache)
563 {
564         static char memcg_name_buf[NAME_MAX + 1]; /* protected by slab_mutex */
565         struct cgroup_subsys_state *css = &memcg->css;
566         struct memcg_cache_array *arr;
567         struct kmem_cache *s = NULL;
568         char *cache_name;
569         int idx;
570
571         get_online_cpus();
572         get_online_mems();
573
574         mutex_lock(&slab_mutex);
575
576         /*
577          * The memory cgroup could have been offlined while the cache
578          * creation work was pending.
579          */
580         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
581                 goto out_unlock;
582
583         idx = memcg_cache_id(memcg);
584         arr = rcu_dereference_protected(root_cache->memcg_params.memcg_caches,
585                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
586
587         /*
588          * Since per-memcg caches are created asynchronously on first
589          * allocation (see memcg_kmem_get_cache()), several threads can try to
590          * create the same cache, but only one of them may succeed.
591          */
592         if (arr->entries[idx])
593                 goto out_unlock;
594
595         cgroup_name(css->cgroup, memcg_name_buf, sizeof(memcg_name_buf));
596         cache_name = kasprintf(GFP_KERNEL, "%s(%llu:%s)", root_cache->name,
597                                css->serial_nr, memcg_name_buf);
598         if (!cache_name)
599                 goto out_unlock;
600
601         s = create_cache(cache_name, root_cache->object_size,
602                          root_cache->size, root_cache->align,
603                          root_cache->flags & CACHE_CREATE_MASK,
604                          root_cache->ctor, memcg, root_cache);
605         /*
606          * If we could not create a memcg cache, do not complain, because
607          * that's not critical at all as we can always proceed with the root
608          * cache.
609          */
610         if (IS_ERR(s)) {
611                 kfree(cache_name);
612                 goto out_unlock;
613         }
614
615         /*
616          * Since readers won't lock (see cache_from_memcg_idx()), we need a
617          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
618          * initialized.
619          */
620         smp_wmb();
621         arr->entries[idx] = s;
622
623 out_unlock:
624         mutex_unlock(&slab_mutex);
625
626         put_online_mems();
627         put_online_cpus();
628 }
629
630 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
631 {
632         int idx;
633         struct memcg_cache_array *arr;
634         struct kmem_cache *s, *c;
635
636         idx = memcg_cache_id(memcg);
637
638         get_online_cpus();
639         get_online_mems();
640
641         mutex_lock(&slab_mutex);
642         list_for_each_entry(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
643                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
644                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
645                 c = arr->entries[idx];
646                 if (!c)
647                         continue;
648
649                 __kmem_cache_shrink(c, true);
650                 arr->entries[idx] = NULL;
651         }
652         mutex_unlock(&slab_mutex);
653
654         put_online_mems();
655         put_online_cpus();
656 }
657
658 void memcg_destroy_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
659 {
660         struct kmem_cache *s, *s2;
661
662         get_online_cpus();
663         get_online_mems();
664
665         mutex_lock(&slab_mutex);
666         list_for_each_entry_safe(s, s2, &memcg->kmem_caches,
667                                  memcg_params.kmem_caches_node) {
668                 /*
669                  * The cgroup is about to be freed and therefore has no charges
670                  * left. Hence, all its caches must be empty by now.
671                  */
672                 BUG_ON(shutdown_cache(s));
673         }
674         mutex_unlock(&slab_mutex);
675
676         put_online_mems();
677         put_online_cpus();
678 }
679
680 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
681 {
682         struct memcg_cache_array *arr;
683         struct kmem_cache *c, *c2;
684         LIST_HEAD(busy);
685         int i;
686
687         BUG_ON(!is_root_cache(s));
688
689         /*
690          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
691          * memory cgroups.
692          */
693         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
694                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
695         for_each_memcg_cache_index(i) {
696                 c = arr->entries[i];
697                 if (!c)
698                         continue;
699                 if (shutdown_cache(c))
700                         /*
701                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
702                          * list so as not to try to destroy it for a second
703                          * time while iterating over inactive caches below.
704                          */
705                         list_move(&c->memcg_params.children_node, &busy);
706                 else
707                         /*
708                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
709                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
710                          * it will never be accessed even if the root cache
711                          * stays alive.
712                          */
713                         arr->entries[i] = NULL;
714         }
715
716         /*
717          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
718          * offline.
719          */
720         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.children,
721                                  memcg_params.children_node)
722                 shutdown_cache(c);
723
724         list_splice(&busy, &s->memcg_params.children);
725
726         /*
727          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
728          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
729          */
730         if (!list_empty(&s->memcg_params.children))
731                 return -EBUSY;
732         return 0;
733 }
734 #else
735 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
736 {
737         return 0;
738 }
739 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
740
741 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
742 {
743         __kmem_cache_release(s);
744         destroy_memcg_params(s);
745         kfree_const(s->name);
746         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
747 }
748
749 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
750 {
751         int err;
752
753         if (unlikely(!s))
754                 return;
755
756         get_online_cpus();
757         get_online_mems();
758
759         kasan_cache_destroy(s);
760         mutex_lock(&slab_mutex);
761
762         s->refcount--;
763         if (s->refcount)
764                 goto out_unlock;
765
766         err = shutdown_memcg_caches(s);
767         if (!err)
768                 err = shutdown_cache(s);
769
770         if (err) {
771                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
772                        s->name);
773                 dump_stack();
774         }
775 out_unlock:
776         mutex_unlock(&slab_mutex);
777
778         put_online_mems();
779         put_online_cpus();
780 }
781 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
782
783 /**
784  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
785  * @cachep: The cache to shrink.
786  *
787  * Releases as many slabs as possible for a cache.
788  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
789  */
790 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
791 {
792         int ret;
793
794         get_online_cpus();
795         get_online_mems();
796         kasan_cache_shrink(cachep);
797         ret = __kmem_cache_shrink(cachep, false);
798         put_online_mems();
799         put_online_cpus();
800         return ret;
801 }
802 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
803
804 bool slab_is_available(void)
805 {
806         return slab_state >= UP;
807 }
808
809 #ifndef CONFIG_SLOB
810 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
811 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name, size_t size,
812                 unsigned long flags)
813 {
814         int err;
815
816         s->name = name;
817         s->size = s->object_size = size;
818         s->align = calculate_alignment(flags, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, size);
819
820         slab_init_memcg_params(s);
821
822         err = __kmem_cache_create(s, flags);
823
824         if (err)
825                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%zu failed. Reason %d\n",
826                                         name, size, err);
827
828         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
829 }
830
831 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,
832                                 unsigned long flags)
833 {
834         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
835
836         if (!s)
837                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
838
839         create_boot_cache(s, name, size, flags);
840         list_add(&s->list, &slab_caches);
841         memcg_link_cache(s);
842         s->refcount = 1;
843         return s;
844 }
845
846 struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
847 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
848
849 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
850 struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
851 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_dma_caches);
852 #endif
853
854 /*
855  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
856  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
857  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
858  * fls.
859  */
860 static s8 size_index[24] = {
861         3,      /* 8 */
862         4,      /* 16 */
863         5,      /* 24 */
864         5,      /* 32 */
865         6,      /* 40 */
866         6,      /* 48 */
867         6,      /* 56 */
868         6,      /* 64 */
869         1,      /* 72 */
870         1,      /* 80 */
871         1,      /* 88 */
872         1,      /* 96 */
873         7,      /* 104 */
874         7,      /* 112 */
875         7,      /* 120 */
876         7,      /* 128 */
877         2,      /* 136 */
878         2,      /* 144 */
879         2,      /* 152 */
880         2,      /* 160 */
881         2,      /* 168 */
882         2,      /* 176 */
883         2,      /* 184 */
884         2       /* 192 */
885 };
886
887 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
888 {
889         return (bytes - 1) / 8;
890 }
891
892 /*
893  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
894  * allocation
895  */
896 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
897 {
898         int index;
899
900         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_SIZE)) {
901                 WARN_ON_ONCE(!(flags & __GFP_NOWARN));
902                 return NULL;
903         }
904
905         if (size <= 192) {
906                 if (!size)
907                         return ZERO_SIZE_PTR;
908
909                 index = size_index[size_index_elem(size)];
910         } else
911                 index = fls(size - 1);
912
913 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
914         if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
915                 return kmalloc_dma_caches[index];
916
917 #endif
918         return kmalloc_caches[index];
919 }
920
921 /*
922  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
923  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
924  * kmalloc-67108864.
925  */
926 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
927         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
928         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
929         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
930         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
931         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
932         {"kmalloc-1024",         1024},         {"kmalloc-2048",         2048},
933         {"kmalloc-4096",         4096},         {"kmalloc-8192",         8192},
934         {"kmalloc-16384",       16384},         {"kmalloc-32768",       32768},
935         {"kmalloc-65536",       65536},         {"kmalloc-131072",     131072},
936         {"kmalloc-262144",     262144},         {"kmalloc-524288",     524288},
937         {"kmalloc-1048576",   1048576},         {"kmalloc-2097152",   2097152},
938         {"kmalloc-4194304",   4194304},         {"kmalloc-8388608",   8388608},
939         {"kmalloc-16777216", 16777216},         {"kmalloc-33554432", 33554432},
940         {"kmalloc-67108864", 67108864}
941 };
942
943 /*
944  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
945  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
946  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
947  *
948  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
949  * handle the index determination for the smaller caches.
950  *
951  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
952  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
953  */
954 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
955 {
956         int i;
957
958         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
959                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
960
961         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
962                 int elem = size_index_elem(i);
963
964                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
965                         break;
966                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
967         }
968
969         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
970                 /*
971                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
972                  * is 64 byte.
973                  */
974                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
975                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
976
977         }
978
979         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
980                 /*
981                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
982                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
983                  * instead.
984                  */
985                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
986                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
987         }
988 }
989
990 static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
991 {
992         kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,
993                                         kmalloc_info[idx].size, flags);
994 }
995
996 /*
997  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
998  * may already have been created because they were needed to
999  * enable allocations for slab creation.
1000  */
1001 void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
1002 {
1003         int i;
1004
1005         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1006                 if (!kmalloc_caches[i])
1007                         new_kmalloc_cache(i, flags);
1008
1009                 /*
1010                  * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
1011                  * These have to be created immediately after the
1012                  * earlier power of two caches
1013                  */
1014                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)
1015                         new_kmalloc_cache(1, flags);
1016                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)
1017                         new_kmalloc_cache(2, flags);
1018         }
1019
1020         /* Kmalloc array is now usable */
1021         slab_state = UP;
1022
1023 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1024         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1025                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
1026
1027                 if (s) {
1028                         int size = kmalloc_size(i);
1029                         char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,
1030                                  "dma-kmalloc-%d", size);
1031
1032                         BUG_ON(!n);
1033                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,
1034                                 size, SLAB_CACHE_DMA | flags);
1035                 }
1036         }
1037 #endif
1038 }
1039 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1040
1041 /*
1042  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1043  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1044  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1045  */
1046 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1047 {
1048         void *ret;
1049         struct page *page;
1050
1051         flags |= __GFP_COMP;
1052         page = alloc_pages(flags, order);
1053         ret = page ? page_address(page) : NULL;
1054         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1055         kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1056         return ret;
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1059
1060 #ifdef CONFIG_TRACING
1061 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1062 {
1063         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1064         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1065         return ret;
1066 }
1067 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1068 #endif
1069
1070 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1071 /* Randomize a generic freelist */
1072 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1073                         size_t count)
1074 {
1075         size_t i;
1076         unsigned int rand;
1077
1078         for (i = 0; i < count; i++)
1079                 list[i] = i;
1080
1081         /* Fisher-Yates shuffle */
1082         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1083                 rand = prandom_u32_state(state);
1084                 rand %= (i + 1);
1085                 swap(list[i], list[rand]);
1086         }
1087 }
1088
1089 /* Create a random sequence per cache */
1090 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1091                                     gfp_t gfp)
1092 {
1093         struct rnd_state state;
1094
1095         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1096                 return 0;
1097
1098         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1099         if (!cachep->random_seq)
1100                 return -ENOMEM;
1101
1102         /* Get best entropy at this stage of boot */
1103         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1104
1105         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1110 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1111 {
1112         kfree(cachep->random_seq);
1113         cachep->random_seq = NULL;
1114 }
1115 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1116
1117 #ifdef CONFIG_SLABINFO
1118
1119 #ifdef CONFIG_SLAB
1120 #define SLABINFO_RIGHTS (S_IWUSR | S_IRUSR)
1121 #else
1122 #define SLABINFO_RIGHTS S_IRUSR
1123 #endif
1124
1125 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1126 {
1127         /*
1128          * Output format version, so at least we can change it
1129          * without _too_ many complaints.
1130          */
1131 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1132         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1133 #else
1134         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1135 #endif
1136         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1137         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1138         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1139 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1140         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1141         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1142 #endif
1143         seq_putc(m, '\n');
1144 }
1145
1146 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1147 {
1148         mutex_lock(&slab_mutex);
1149         return seq_list_start(&slab_root_caches, *pos);
1150 }
1151
1152 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1153 {
1154         return seq_list_next(p, &slab_root_caches, pos);
1155 }
1156
1157 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1158 {
1159         mutex_unlock(&slab_mutex);
1160 }
1161
1162 static void
1163 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1164 {
1165         struct kmem_cache *c;
1166         struct slabinfo sinfo;
1167
1168         if (!is_root_cache(s))
1169                 return;
1170
1171         for_each_memcg_cache(c, s) {
1172                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1173                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1174
1175                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1176                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1177                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1178                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1179                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1180         }
1181 }
1182
1183 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1184 {
1185         struct slabinfo sinfo;
1186
1187         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1188         get_slabinfo(s, &sinfo);
1189
1190         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1191
1192         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1193                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1194                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1195
1196         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1197                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1198         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1199                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1200         slabinfo_show_stats(m, s);
1201         seq_putc(m, '\n');
1202 }
1203
1204 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1205 {
1206         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, root_caches_node);
1207
1208         if (p == slab_root_caches.next)
1209                 print_slabinfo_header(m);
1210         cache_show(s, m);
1211         return 0;
1212 }
1213
1214 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
1215 void *memcg_slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1216 {
1217         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1218
1219         mutex_lock(&slab_mutex);
1220         return seq_list_start(&memcg->kmem_caches, *pos);
1221 }
1222
1223 void *memcg_slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1224 {
1225         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1226
1227         return seq_list_next(p, &memcg->kmem_caches, pos);
1228 }
1229
1230 void memcg_slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1231 {
1232         mutex_unlock(&slab_mutex);
1233 }
1234
1235 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1236 {
1237         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache,
1238                                           memcg_params.kmem_caches_node);
1239         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1240
1241         if (p == memcg->kmem_caches.next)
1242                 print_slabinfo_header(m);
1243         cache_show(s, m);
1244         return 0;
1245 }
1246 #endif
1247
1248 /*
1249  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1250  *
1251  * Output layout:
1252  * cache-name
1253  * num-active-objs
1254  * total-objs
1255  * object size
1256  * num-active-slabs
1257  * total-slabs
1258  * num-pages-per-slab
1259  * + further values on SMP and with statistics enabled
1260  */
1261 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1262         .start = slab_start,
1263         .next = slab_next,
1264         .stop = slab_stop,
1265         .show = slab_show,
1266 };
1267
1268 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1269 {
1270         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1271 }
1272
1273 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1274         .open           = slabinfo_open,
1275         .read           = seq_read,
1276         .write          = slabinfo_write,
1277         .llseek         = seq_lseek,
1278         .release        = seq_release,
1279 };
1280
1281 static int __init slab_proc_init(void)
1282 {
1283         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1284                                                 &proc_slabinfo_operations);
1285         return 0;
1286 }
1287 module_init(slab_proc_init);
1288 #endif /* CONFIG_SLABINFO */
1289
1290 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1291                                            gfp_t flags)
1292 {
1293         void *ret;
1294         size_t ks = 0;
1295
1296         if (p)
1297                 ks = ksize(p);
1298
1299         if (ks >= new_size) {
1300                 kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1301                 return (void *)p;
1302         }
1303
1304         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1305         if (ret && p)
1306                 memcpy(ret, p, ks);
1307
1308         return ret;
1309 }
1310
1311 /**
1312  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1313  * @p: object to reallocate memory for.
1314  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1315  * @flags: the type of memory to allocate.
1316  *
1317  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1318  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1319  * like, for example, with RCU.
1320  */
1321 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1322 {
1323         if (unlikely(!new_size))
1324                 return ZERO_SIZE_PTR;
1325
1326         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1327
1328 }
1329 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1330
1331 /**
1332  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1333  * @p: object to reallocate memory for.
1334  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1335  * @flags: the type of memory to allocate.
1336  *
1337  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1338  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1339  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1340  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1341  */
1342 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1343 {
1344         void *ret;
1345
1346         if (unlikely(!new_size)) {
1347                 kfree(p);
1348                 return ZERO_SIZE_PTR;
1349         }
1350
1351         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1352         if (ret && p != ret)
1353                 kfree(p);
1354
1355         return ret;
1356 }
1357 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1358
1359 /**
1360  * kzfree - like kfree but zero memory
1361  * @p: object to free memory of
1362  *
1363  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1364  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1365  *
1366  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1367  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1368  * careful when using this function in performance sensitive code.
1369  */
1370 void kzfree(const void *p)
1371 {
1372         size_t ks;
1373         void *mem = (void *)p;
1374
1375         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1376                 return;
1377         ks = ksize(mem);
1378         memset(mem, 0, ks);
1379         kfree(mem);
1380 }
1381 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1382
1383 /* Tracepoints definitions. */
1384 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1385 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1386 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1387 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1388 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1389 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);