Merge tag 'pm-5.2-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael/linux-pm
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
410 /* internal cache of cache description objs */
411 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
412         .batchcount = 1,
413         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
414         .shared = 1,
415         .size = sizeof(struct kmem_cache),
416         .name = "kmem_cache",
417 };
418
419 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
420
421 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
422 {
423         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
424 }
425
426 /*
427  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
428  */
429 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
430                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
431 {
432         unsigned int num;
433         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
434
435         /*
436          * The slab management structure can be either off the slab or
437          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
438          * slab is used for:
439          *
440          * - @buffer_size bytes for each object
441          * - One freelist_idx_t for each object
442          *
443          * We don't need to consider alignment of freelist because
444          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
445          * at the correct alignment.
446          *
447          * If the slab management structure is off the slab, then the
448          * alignment will already be calculated into the size. Because
449          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
450          * correct alignment when allocated.
451          */
452         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
453                 num = slab_size / buffer_size;
454                 *left_over = slab_size % buffer_size;
455         } else {
456                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
457                 *left_over = slab_size %
458                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
459         }
460
461         return num;
462 }
463
464 #if DEBUG
465 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
466
467 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
468                         char *msg)
469 {
470         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
471                function, cachep->name, msg);
472         dump_stack();
473         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
479  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
480  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
481  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
482  * line
483   */
484
485 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
486 static int __init noaliencache_setup(char *s)
487 {
488         use_alien_caches = 0;
489         return 1;
490 }
491 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
492
493 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
494 {
495         get_option(&str, &slab_max_order);
496         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
497                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
498         slab_max_order_set = true;
499
500         return 1;
501 }
502 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
503
504 #ifdef CONFIG_NUMA
505 /*
506  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
507  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
508  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
509  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
510  */
511 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
512
513 static void init_reap_node(int cpu)
514 {
515         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
516                                                     node_online_map);
517 }
518
519 static void next_reap_node(void)
520 {
521         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
522
523         node = next_node_in(node, node_online_map);
524         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
525 }
526
527 #else
528 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
529 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
530 #endif
531
532 /*
533  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
534  * via the workqueue/eventd.
535  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
536  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
537  * lock.
538  */
539 static void start_cpu_timer(int cpu)
540 {
541         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
542
543         if (reap_work->work.func == NULL) {
544                 init_reap_node(cpu);
545                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
546                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
547                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
548         }
549 }
550
551 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
552 {
553         if (ac) {
554                 ac->avail = 0;
555                 ac->limit = limit;
556                 ac->batchcount = batch;
557                 ac->touched = 0;
558         }
559 }
560
561 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
562                                             int batchcount, gfp_t gfp)
563 {
564         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
565         struct array_cache *ac = NULL;
566
567         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
577         return ac;
578 }
579
580 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
581                                         struct page *page, void *objp)
582 {
583         struct kmem_cache_node *n;
584         int page_node;
585         LIST_HEAD(list);
586
587         page_node = page_to_nid(page);
588         n = get_node(cachep, page_node);
589
590         spin_lock(&n->list_lock);
591         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
592         spin_unlock(&n->list_lock);
593
594         slabs_destroy(cachep, &list);
595 }
596
597 /*
598  * Transfer objects in one arraycache to another.
599  * Locking must be handled by the caller.
600  *
601  * Return the number of entries transferred.
602  */
603 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
604                 struct array_cache *from, unsigned int max)
605 {
606         /* Figure out how many entries to transfer */
607         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
608
609         if (!nr)
610                 return 0;
611
612         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
613                         sizeof(void *) *nr);
614
615         from->avail -= nr;
616         to->avail += nr;
617         return nr;
618 }
619
620 #ifndef CONFIG_NUMA
621
622 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
623 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
624
625 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
626                                                 int limit, gfp_t gfp)
627 {
628         return NULL;
629 }
630
631 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
632 {
633 }
634
635 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
636 {
637         return 0;
638 }
639
640 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
641                 gfp_t flags)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
647                  gfp_t flags, int nodeid)
648 {
649         return NULL;
650 }
651
652 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
653 {
654         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
655 }
656
657 #else   /* CONFIG_NUMA */
658
659 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
660 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
661
662 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
663                                                 int batch, gfp_t gfp)
664 {
665         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
666         struct alien_cache *alc = NULL;
667
668         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
669         if (alc) {
670                 kmemleak_no_scan(alc);
671                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
672                 spin_lock_init(&alc->lock);
673         }
674         return alc;
675 }
676
677 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
678 {
679         struct alien_cache **alc_ptr;
680         int i;
681
682         if (limit > 1)
683                 limit = 12;
684         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
685         if (!alc_ptr)
686                 return NULL;
687
688         for_each_node(i) {
689                 if (i == node || !node_online(i))
690                         continue;
691                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
692                 if (!alc_ptr[i]) {
693                         for (i--; i >= 0; i--)
694                                 kfree(alc_ptr[i]);
695                         kfree(alc_ptr);
696                         return NULL;
697                 }
698         }
699         return alc_ptr;
700 }
701
702 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
703 {
704         int i;
705
706         if (!alc_ptr)
707                 return;
708         for_each_node(i)
709             kfree(alc_ptr[i]);
710         kfree(alc_ptr);
711 }
712
713 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
714                                 struct array_cache *ac, int node,
715                                 struct list_head *list)
716 {
717         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
718
719         if (ac->avail) {
720                 spin_lock(&n->list_lock);
721                 /*
722                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
723                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
724                  * into the free lists and getting them back later.
725                  */
726                 if (n->shared)
727                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
728
729                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
730                 ac->avail = 0;
731                 spin_unlock(&n->list_lock);
732         }
733 }
734
735 /*
736  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
737  */
738 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
739 {
740         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
741
742         if (n->alien) {
743                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
744                 struct array_cache *ac;
745
746                 if (alc) {
747                         ac = &alc->ac;
748                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
749                                 LIST_HEAD(list);
750
751                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
752                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
753                                 slabs_destroy(cachep, &list);
754                         }
755                 }
756         }
757 }
758
759 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
760                                 struct alien_cache **alien)
761 {
762         int i = 0;
763         struct alien_cache *alc;
764         struct array_cache *ac;
765         unsigned long flags;
766
767         for_each_online_node(i) {
768                 alc = alien[i];
769                 if (alc) {
770                         LIST_HEAD(list);
771
772                         ac = &alc->ac;
773                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
774                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
775                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
776                         slabs_destroy(cachep, &list);
777                 }
778         }
779 }
780
781 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
782                                 int node, int page_node)
783 {
784         struct kmem_cache_node *n;
785         struct alien_cache *alien = NULL;
786         struct array_cache *ac;
787         LIST_HEAD(list);
788
789         n = get_node(cachep, node);
790         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
791         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
792                 alien = n->alien[page_node];
793                 ac = &alien->ac;
794                 spin_lock(&alien->lock);
795                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
796                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
797                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
798                 }
799                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
800                 spin_unlock(&alien->lock);
801                 slabs_destroy(cachep, &list);
802         } else {
803                 n = get_node(cachep, page_node);
804                 spin_lock(&n->list_lock);
805                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
806                 spin_unlock(&n->list_lock);
807                 slabs_destroy(cachep, &list);
808         }
809         return 1;
810 }
811
812 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
813 {
814         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
815         int node = numa_mem_id();
816         /*
817          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
818          * cache on this cpu.
819          */
820         if (likely(node == page_node))
821                 return 0;
822
823         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
824 }
825
826 /*
827  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
828  * warn about failures.
829  */
830 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
831 {
832         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
833 }
834 #endif
835
836 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n;
839
840         /*
841          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
842          * begin anything. Make sure some other cpu on this
843          * node has not already allocated this
844          */
845         n = get_node(cachep, node);
846         if (n) {
847                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
848                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
849                                 cachep->num;
850                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
851
852                 return 0;
853         }
854
855         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
856         if (!n)
857                 return -ENOMEM;
858
859         kmem_cache_node_init(n);
860         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
861                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
862
863         n->free_limit =
864                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
865
866         /*
867          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
868          * come and go.  slab_mutex is sufficient
869          * protection here.
870          */
871         cachep->node[node] = n;
872
873         return 0;
874 }
875
876 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
877 /*
878  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
879  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
880  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
881  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
882  * already in use.
883  *
884  * Must hold slab_mutex.
885  */
886 static int init_cache_node_node(int node)
887 {
888         int ret;
889         struct kmem_cache *cachep;
890
891         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
892                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
893                 if (ret)
894                         return ret;
895         }
896
897         return 0;
898 }
899 #endif
900
901 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
902                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
903 {
904         int ret = -ENOMEM;
905         struct kmem_cache_node *n;
906         struct array_cache *old_shared = NULL;
907         struct array_cache *new_shared = NULL;
908         struct alien_cache **new_alien = NULL;
909         LIST_HEAD(list);
910
911         if (use_alien_caches) {
912                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
913                 if (!new_alien)
914                         goto fail;
915         }
916
917         if (cachep->shared) {
918                 new_shared = alloc_arraycache(node,
919                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
920                 if (!new_shared)
921                         goto fail;
922         }
923
924         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
925         if (ret)
926                 goto fail;
927
928         n = get_node(cachep, node);
929         spin_lock_irq(&n->list_lock);
930         if (n->shared && force_change) {
931                 free_block(cachep, n->shared->entry,
932                                 n->shared->avail, node, &list);
933                 n->shared->avail = 0;
934         }
935
936         if (!n->shared || force_change) {
937                 old_shared = n->shared;
938                 n->shared = new_shared;
939                 new_shared = NULL;
940         }
941
942         if (!n->alien) {
943                 n->alien = new_alien;
944                 new_alien = NULL;
945         }
946
947         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
948         slabs_destroy(cachep, &list);
949
950         /*
951          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
952          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
953          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
954          * freed after synchronize_rcu().
955          */
956         if (old_shared && force_change)
957                 synchronize_rcu();
958
959 fail:
960         kfree(old_shared);
961         kfree(new_shared);
962         free_alien_cache(new_alien);
963
964         return ret;
965 }
966
967 #ifdef CONFIG_SMP
968
969 static void cpuup_canceled(long cpu)
970 {
971         struct kmem_cache *cachep;
972         struct kmem_cache_node *n = NULL;
973         int node = cpu_to_mem(cpu);
974         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
975
976         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
977                 struct array_cache *nc;
978                 struct array_cache *shared;
979                 struct alien_cache **alien;
980                 LIST_HEAD(list);
981
982                 n = get_node(cachep, node);
983                 if (!n)
984                         continue;
985
986                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
987
988                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
989                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
990
991                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
992                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
993                 if (nc) {
994                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
995                         nc->avail = 0;
996                 }
997
998                 if (!cpumask_empty(mask)) {
999                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1000                         goto free_slab;
1001                 }
1002
1003                 shared = n->shared;
1004                 if (shared) {
1005                         free_block(cachep, shared->entry,
1006                                    shared->avail, node, &list);
1007                         n->shared = NULL;
1008                 }
1009
1010                 alien = n->alien;
1011                 n->alien = NULL;
1012
1013                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1014
1015                 kfree(shared);
1016                 if (alien) {
1017                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1018                         free_alien_cache(alien);
1019                 }
1020
1021 free_slab:
1022                 slabs_destroy(cachep, &list);
1023         }
1024         /*
1025          * In the previous loop, all the objects were freed to
1026          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1027          * shrink each nodelist to its limit.
1028          */
1029         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1030                 n = get_node(cachep, node);
1031                 if (!n)
1032                         continue;
1033                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1034         }
1035 }
1036
1037 static int cpuup_prepare(long cpu)
1038 {
1039         struct kmem_cache *cachep;
1040         int node = cpu_to_mem(cpu);
1041         int err;
1042
1043         /*
1044          * We need to do this right in the beginning since
1045          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1046          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1047          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1048          */
1049         err = init_cache_node_node(node);
1050         if (err < 0)
1051                 goto bad;
1052
1053         /*
1054          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1055          * array caches
1056          */
1057         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1058                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1059                 if (err)
1060                         goto bad;
1061         }
1062
1063         return 0;
1064 bad:
1065         cpuup_canceled(cpu);
1066         return -ENOMEM;
1067 }
1068
1069 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1070 {
1071         int err;
1072
1073         mutex_lock(&slab_mutex);
1074         err = cpuup_prepare(cpu);
1075         mutex_unlock(&slab_mutex);
1076         return err;
1077 }
1078
1079 /*
1080  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1081  * offline.
1082  *
1083  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1084  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1085  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1086  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1087  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1088  */
1089 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1090 {
1091         mutex_lock(&slab_mutex);
1092         cpuup_canceled(cpu);
1093         mutex_unlock(&slab_mutex);
1094         return 0;
1095 }
1096 #endif
1097
1098 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1099 {
1100         start_cpu_timer(cpu);
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1105 {
1106         /*
1107          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1108          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1109          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1110          * timer.
1111          */
1112         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1113         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1114         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1119 /*
1120  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1121  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1122  * removed.
1123  *
1124  * Must hold slab_mutex.
1125  */
1126 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1127 {
1128         struct kmem_cache *cachep;
1129         int ret = 0;
1130
1131         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1132                 struct kmem_cache_node *n;
1133
1134                 n = get_node(cachep, node);
1135                 if (!n)
1136                         continue;
1137
1138                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1139
1140                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1141                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1142                         ret = -EBUSY;
1143                         break;
1144                 }
1145         }
1146         return ret;
1147 }
1148
1149 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1150                                         unsigned long action, void *arg)
1151 {
1152         struct memory_notify *mnb = arg;
1153         int ret = 0;
1154         int nid;
1155
1156         nid = mnb->status_change_nid;
1157         if (nid < 0)
1158                 goto out;
1159
1160         switch (action) {
1161         case MEM_GOING_ONLINE:
1162                 mutex_lock(&slab_mutex);
1163                 ret = init_cache_node_node(nid);
1164                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1165                 break;
1166         case MEM_GOING_OFFLINE:
1167                 mutex_lock(&slab_mutex);
1168                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1169                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1170                 break;
1171         case MEM_ONLINE:
1172         case MEM_OFFLINE:
1173         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1174         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1175                 break;
1176         }
1177 out:
1178         return notifier_from_errno(ret);
1179 }
1180 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1181
1182 /*
1183  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1184  */
1185 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1186                                 int nodeid)
1187 {
1188         struct kmem_cache_node *ptr;
1189
1190         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1191         BUG_ON(!ptr);
1192
1193         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1194         /*
1195          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1196          */
1197         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1198
1199         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1200         cachep->node[nodeid] = ptr;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1205  * size of kmem_cache_node.
1206  */
1207 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1208 {
1209         int node;
1210
1211         for_each_online_node(node) {
1212                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1213                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1214                     REAPTIMEOUT_NODE +
1215                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1216         }
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1221  * before smp_init().
1222  */
1223 void __init kmem_cache_init(void)
1224 {
1225         int i;
1226
1227         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1228
1229         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1230                 use_alien_caches = 0;
1231
1232         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1233                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1234
1235         /*
1236          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1237          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1238          * not overridden on the command line.
1239          */
1240         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1241                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1242
1243         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1244          * from caches that do not exist yet:
1245          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1246          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1247          *    kmem_cache is statically allocated.
1248          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1249          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1250          *    array at the end of the bootstrap.
1251          * 2) Create the first kmalloc cache.
1252          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1253          *    An __init data area is used for the head array.
1254          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1255          *    head arrays.
1256          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1257          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1258          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1259          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1260          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1261          */
1262
1263         /* 1) create the kmem_cache */
1264
1265         /*
1266          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1267          */
1268         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1269                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1270                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1271                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1272         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1273         memcg_link_cache(kmem_cache);
1274         slab_state = PARTIAL;
1275
1276         /*
1277          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1278          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1279          */
1280         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1281                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1282                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1283                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1284         slab_state = PARTIAL_NODE;
1285         setup_kmalloc_cache_index_table();
1286
1287         slab_early_init = 0;
1288
1289         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1290         {
1291                 int nid;
1292
1293                 for_each_online_node(nid) {
1294                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1295
1296                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1297                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1298                 }
1299         }
1300
1301         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1302 }
1303
1304 void __init kmem_cache_init_late(void)
1305 {
1306         struct kmem_cache *cachep;
1307
1308         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1309         mutex_lock(&slab_mutex);
1310         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1311                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1312                         BUG();
1313         mutex_unlock(&slab_mutex);
1314
1315         /* Done! */
1316         slab_state = FULL;
1317
1318 #ifdef CONFIG_NUMA
1319         /*
1320          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1321          * node.
1322          */
1323         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1324 #endif
1325
1326         /*
1327          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1328          * of the kernel is not yet operational.
1329          */
1330 }
1331
1332 static int __init cpucache_init(void)
1333 {
1334         int ret;
1335
1336         /*
1337          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1338          */
1339         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1340                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1341         WARN_ON(ret < 0);
1342
1343         return 0;
1344 }
1345 __initcall(cpucache_init);
1346
1347 static noinline void
1348 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1349 {
1350 #if DEBUG
1351         struct kmem_cache_node *n;
1352         unsigned long flags;
1353         int node;
1354         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1355                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1356
1357         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1358                 return;
1359
1360         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1361                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1362         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1363                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1364
1365         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1366                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1367
1368                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1369                 total_slabs = n->total_slabs;
1370                 free_slabs = n->free_slabs;
1371                 free_objs = n->free_objects;
1372                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1373
1374                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1375                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1376                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1377                         total_slabs * cachep->num);
1378         }
1379 #endif
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1384  * kmem_cache_node ->list_lock.
1385  *
1386  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1387  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1388  * would be relatively rare and ignorable.
1389  */
1390 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1391                                                                 int nodeid)
1392 {
1393         struct page *page;
1394         int nr_pages;
1395
1396         flags |= cachep->allocflags;
1397
1398         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1399         if (!page) {
1400                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1401                 return NULL;
1402         }
1403
1404         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1405                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1406                 return NULL;
1407         }
1408
1409         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1410         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1411                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1412         else
1413                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1414
1415         __SetPageSlab(page);
1416         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1417         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1418                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1419
1420         return page;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Interface to system's page release.
1425  */
1426 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1427 {
1428         int order = cachep->gfporder;
1429         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1430
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1433         else
1434                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1435
1436         BUG_ON(!PageSlab(page));
1437         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1438         __ClearPageSlab(page);
1439         page_mapcount_reset(page);
1440         page->mapping = NULL;
1441
1442         if (current->reclaim_state)
1443                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1444         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1445         __free_pages(page, order);
1446 }
1447
1448 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1449 {
1450         struct kmem_cache *cachep;
1451         struct page *page;
1452
1453         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1454         cachep = page->slab_cache;
1455
1456         kmem_freepages(cachep, page);
1457 }
1458
1459 #if DEBUG
1460 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1461 {
1462         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1463                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1464                 return true;
1465
1466         return false;
1467 }
1468
1469 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1470 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int map)
1471 {
1472         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1473                 return;
1474
1475         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1476 }
1477
1478 #else
1479 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1480                                 int map) {}
1481
1482 #endif
1483
1484 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1485 {
1486         int size = cachep->object_size;
1487         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1488
1489         memset(addr, val, size);
1490         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1491 }
1492
1493 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1494 {
1495         int i;
1496         unsigned char error = 0;
1497         int bad_count = 0;
1498
1499         pr_err("%03x: ", offset);
1500         for (i = 0; i < limit; i++) {
1501                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1502                         error = data[offset + i];
1503                         bad_count++;
1504                 }
1505         }
1506         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1507                         &data[offset], limit, 1);
1508
1509         if (bad_count == 1) {
1510                 error ^= POISON_FREE;
1511                 if (!(error & (error - 1))) {
1512                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1513 #ifdef CONFIG_X86
1514                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1515 #else
1516                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1517 #endif
1518                 }
1519         }
1520 }
1521 #endif
1522
1523 #if DEBUG
1524
1525 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1526 {
1527         int i, size;
1528         char *realobj;
1529
1530         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1531                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1532                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1533                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1534         }
1535
1536         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1537                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1538         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1539         size = cachep->object_size;
1540         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1541                 int limit;
1542                 limit = 16;
1543                 if (i + limit > size)
1544                         limit = size - i;
1545                 dump_line(realobj, i, limit);
1546         }
1547 }
1548
1549 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1550 {
1551         char *realobj;
1552         int size, i;
1553         int lines = 0;
1554
1555         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1556                 return;
1557
1558         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1559         size = cachep->object_size;
1560
1561         for (i = 0; i < size; i++) {
1562                 char exp = POISON_FREE;
1563                 if (i == size - 1)
1564                         exp = POISON_END;
1565                 if (realobj[i] != exp) {
1566                         int limit;
1567                         /* Mismatch ! */
1568                         /* Print header */
1569                         if (lines == 0) {
1570                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1571                                        print_tainted(), cachep->name,
1572                                        realobj, size);
1573                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1574                         }
1575                         /* Hexdump the affected line */
1576                         i = (i / 16) * 16;
1577                         limit = 16;
1578                         if (i + limit > size)
1579                                 limit = size - i;
1580                         dump_line(realobj, i, limit);
1581                         i += 16;
1582                         lines++;
1583                         /* Limit to 5 lines */
1584                         if (lines > 5)
1585                                 break;
1586                 }
1587         }
1588         if (lines != 0) {
1589                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1590                  * exist:
1591                  */
1592                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1593                 unsigned int objnr;
1594
1595                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1596                 if (objnr) {
1597                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1598                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1599                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1600                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1601                 }
1602                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1603                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1604                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1605                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1606                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1607                 }
1608         }
1609 }
1610 #endif
1611
1612 #if DEBUG
1613 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1614                                                 struct page *page)
1615 {
1616         int i;
1617
1618         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1619                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1620                         POISON_FREE);
1621         }
1622
1623         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1624                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1625
1626                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1627                         check_poison_obj(cachep, objp);
1628                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
1629                 }
1630                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1631                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1632                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1633                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1634                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1635                 }
1636         }
1637 }
1638 #else
1639 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1640                                                 struct page *page)
1641 {
1642 }
1643 #endif
1644
1645 /**
1646  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1647  * @cachep: cache pointer being destroyed
1648  * @page: page pointer being destroyed
1649  *
1650  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1651  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1652  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1653  */
1654 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1655 {
1656         void *freelist;
1657
1658         freelist = page->freelist;
1659         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1660         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1661                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1662         else
1663                 kmem_freepages(cachep, page);
1664
1665         /*
1666          * From now on, we don't use freelist
1667          * although actual page can be freed in rcu context
1668          */
1669         if (OFF_SLAB(cachep))
1670                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1671 }
1672
1673 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1674 {
1675         struct page *page, *n;
1676
1677         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1678                 list_del(&page->lru);
1679                 slab_destroy(cachep, page);
1680         }
1681 }
1682
1683 /**
1684  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1685  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1686  * @size: size of objects to be created in this cache.
1687  * @flags: slab allocation flags
1688  *
1689  * Also calculates the number of objects per slab.
1690  *
1691  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1692  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1693  * towards high-order requests, this should be changed.
1694  *
1695  * Return: number of left-over bytes in a slab
1696  */
1697 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1698                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1699 {
1700         size_t left_over = 0;
1701         int gfporder;
1702
1703         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1704                 unsigned int num;
1705                 size_t remainder;
1706
1707                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1708                 if (!num)
1709                         continue;
1710
1711                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1712                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1713                         break;
1714
1715                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1716                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1717                         size_t freelist_size;
1718
1719                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1720                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1721                         if (!freelist_cache)
1722                                 continue;
1723
1724                         /*
1725                          * Needed to avoid possible looping condition
1726                          * in cache_grow_begin()
1727                          */
1728                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1729                                 continue;
1730
1731                         /* check if off slab has enough benefit */
1732                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1733                                 continue;
1734                 }
1735
1736                 /* Found something acceptable - save it away */
1737                 cachep->num = num;
1738                 cachep->gfporder = gfporder;
1739                 left_over = remainder;
1740
1741                 /*
1742                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1743                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1744                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1745                  */
1746                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1747                         break;
1748
1749                 /*
1750                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1751                  * currently bad for the gfp()s.
1752                  */
1753                 if (gfporder >= slab_max_order)
1754                         break;
1755
1756                 /*
1757                  * Acceptable internal fragmentation?
1758                  */
1759                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1760                         break;
1761         }
1762         return left_over;
1763 }
1764
1765 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1766                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1767 {
1768         int cpu;
1769         size_t size;
1770         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1771
1772         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1773         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1774
1775         if (!cpu_cache)
1776                 return NULL;
1777
1778         for_each_possible_cpu(cpu) {
1779                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1780                                 entries, batchcount);
1781         }
1782
1783         return cpu_cache;
1784 }
1785
1786 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1787 {
1788         if (slab_state >= FULL)
1789                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1790
1791         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1792         if (!cachep->cpu_cache)
1793                 return 1;
1794
1795         if (slab_state == DOWN) {
1796                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1797                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1798         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1799                 /* For kmem_cache_node */
1800                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1801         } else {
1802                 int node;
1803
1804                 for_each_online_node(node) {
1805                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1806                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1807                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1808                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1809                 }
1810         }
1811
1812         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1813                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1814                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1815
1816         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1817         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1818         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1819         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1820         cachep->batchcount = 1;
1821         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1826         slab_flags_t flags, const char *name,
1827         void (*ctor)(void *))
1828 {
1829         return flags;
1830 }
1831
1832 struct kmem_cache *
1833 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1834                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1835 {
1836         struct kmem_cache *cachep;
1837
1838         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1839         if (cachep) {
1840                 cachep->refcount++;
1841
1842                 /*
1843                  * Adjust the object sizes so that we clear
1844                  * the complete object on kzalloc.
1845                  */
1846                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1847         }
1848         return cachep;
1849 }
1850
1851 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1852                         size_t size, slab_flags_t flags)
1853 {
1854         size_t left;
1855
1856         cachep->num = 0;
1857
1858         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1859                 return false;
1860
1861         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1862                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1863         if (!cachep->num)
1864                 return false;
1865
1866         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1867                 return false;
1868
1869         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1870
1871         return true;
1872 }
1873
1874 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1875                         size_t size, slab_flags_t flags)
1876 {
1877         size_t left;
1878
1879         cachep->num = 0;
1880
1881         /*
1882          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1883          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1884          */
1885         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1886                 return false;
1887
1888         /*
1889          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1890          * off-slab (should allow better packing of objs).
1891          */
1892         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1893         if (!cachep->num)
1894                 return false;
1895
1896         /*
1897          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1898          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1899          */
1900         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1901                 return false;
1902
1903         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1904
1905         return true;
1906 }
1907
1908 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1909                         size_t size, slab_flags_t flags)
1910 {
1911         size_t left;
1912
1913         cachep->num = 0;
1914
1915         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1916         if (!cachep->num)
1917                 return false;
1918
1919         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1920
1921         return true;
1922 }
1923
1924 /**
1925  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1926  * @cachep: cache management descriptor
1927  * @flags: SLAB flags
1928  *
1929  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1930  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1931  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1932  *
1933  * The flags are
1934  *
1935  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1936  * to catch references to uninitialised memory.
1937  *
1938  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1939  * for buffer overruns.
1940  *
1941  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1942  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1943  * as davem.
1944  *
1945  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1946  */
1947 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1948 {
1949         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1950         gfp_t gfp;
1951         int err;
1952         unsigned int size = cachep->size;
1953
1954 #if DEBUG
1955 #if FORCED_DEBUG
1956         /*
1957          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1958          * large objects, if the increased size would increase the object size
1959          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1960          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1961          */
1962         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1963                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1964                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1965         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1966                 flags |= SLAB_POISON;
1967 #endif
1968 #endif
1969
1970         /*
1971          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1972          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1973          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1974          */
1975         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1976
1977         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1978                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1979                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1980                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1981                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1982         }
1983
1984         /* 3) caller mandated alignment */
1985         if (ralign < cachep->align) {
1986                 ralign = cachep->align;
1987         }
1988         /* disable debug if necessary */
1989         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1990                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1991         /*
1992          * 4) Store it.
1993          */
1994         cachep->align = ralign;
1995         cachep->colour_off = cache_line_size();
1996         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1997         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1998                 cachep->colour_off = cachep->align;
1999
2000         if (slab_is_available())
2001                 gfp = GFP_KERNEL;
2002         else
2003                 gfp = GFP_NOWAIT;
2004
2005 #if DEBUG
2006
2007         /*
2008          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2009          * into align above.
2010          */
2011         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2012                 /* add space for red zone words */
2013                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2014                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2015         }
2016         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2017                 /* user store requires one word storage behind the end of
2018                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2019                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2020                  */
2021                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2022                         size += REDZONE_ALIGN;
2023                 else
2024                         size += BYTES_PER_WORD;
2025         }
2026 #endif
2027
2028         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2029
2030         size = ALIGN(size, cachep->align);
2031         /*
2032          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2033          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2034          */
2035         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2036                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2037
2038 #if DEBUG
2039         /*
2040          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2041          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2042          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2043          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2044          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2045          */
2046         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2047                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2048                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2049                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2050
2051                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2052                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2053                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2054                                 size = tmp_size;
2055                                 goto done;
2056                         }
2057                 }
2058         }
2059 #endif
2060
2061         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2062                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2063                 goto done;
2064         }
2065
2066         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2067                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2068                 goto done;
2069         }
2070
2071         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2072                 goto done;
2073
2074         return -E2BIG;
2075
2076 done:
2077         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2078         cachep->flags = flags;
2079         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2080         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2081                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2082         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2083                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2084         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2085                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2086         cachep->size = size;
2087         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2088
2089 #if DEBUG
2090         /*
2091          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2092          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2093          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2094          */
2095         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2096                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2097                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2098                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2099 #endif
2100
2101         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2102                 cachep->freelist_cache =
2103                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2104         }
2105
2106         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2107         if (err) {
2108                 __kmem_cache_release(cachep);
2109                 return err;
2110         }
2111
2112         return 0;
2113 }
2114
2115 #if DEBUG
2116 static void check_irq_off(void)
2117 {
2118         BUG_ON(!irqs_disabled());
2119 }
2120
2121 static void check_irq_on(void)
2122 {
2123         BUG_ON(irqs_disabled());
2124 }
2125
2126 static void check_mutex_acquired(void)
2127 {
2128         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2129 }
2130
2131 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2132 {
2133 #ifdef CONFIG_SMP
2134         check_irq_off();
2135         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2136 #endif
2137 }
2138
2139 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2140 {
2141 #ifdef CONFIG_SMP
2142         check_irq_off();
2143         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2144 #endif
2145 }
2146
2147 #else
2148 #define check_irq_off() do { } while(0)
2149 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2150 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2151 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2152 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2153 #endif
2154
2155 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2156                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2157 {
2158         int tofree;
2159
2160         if (!ac || !ac->avail)
2161                 return;
2162
2163         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2164         if (tofree > ac->avail)
2165                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2166
2167         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2168         ac->avail -= tofree;
2169         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2170 }
2171
2172 static void do_drain(void *arg)
2173 {
2174         struct kmem_cache *cachep = arg;
2175         struct array_cache *ac;
2176         int node = numa_mem_id();
2177         struct kmem_cache_node *n;
2178         LIST_HEAD(list);
2179
2180         check_irq_off();
2181         ac = cpu_cache_get(cachep);
2182         n = get_node(cachep, node);
2183         spin_lock(&n->list_lock);
2184         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2185         spin_unlock(&n->list_lock);
2186         slabs_destroy(cachep, &list);
2187         ac->avail = 0;
2188 }
2189
2190 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2191 {
2192         struct kmem_cache_node *n;
2193         int node;
2194         LIST_HEAD(list);
2195
2196         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2197         check_irq_on();
2198         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2199                 if (n->alien)
2200                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2201
2202         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2203                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2204                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2205                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2206
2207                 slabs_destroy(cachep, &list);
2208         }
2209 }
2210
2211 /*
2212  * Remove slabs from the list of free slabs.
2213  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2214  *
2215  * Returns the actual number of slabs released.
2216  */
2217 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2218                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2219 {
2220         struct list_head *p;
2221         int nr_freed;
2222         struct page *page;
2223
2224         nr_freed = 0;
2225         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2226
2227                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2228                 p = n->slabs_free.prev;
2229                 if (p == &n->slabs_free) {
2230                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2231                         goto out;
2232                 }
2233
2234                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2235                 list_del(&page->lru);
2236                 n->free_slabs--;
2237                 n->total_slabs--;
2238                 /*
2239                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2240                  * to the cache.
2241                  */
2242                 n->free_objects -= cache->num;
2243                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2244                 slab_destroy(cache, page);
2245                 nr_freed++;
2246         }
2247 out:
2248         return nr_freed;
2249 }
2250
2251 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2252 {
2253         int node;
2254         struct kmem_cache_node *n;
2255
2256         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2257                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2258                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2259                         return false;
2260         return true;
2261 }
2262
2263 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2264 {
2265         int ret = 0;
2266         int node;
2267         struct kmem_cache_node *n;
2268
2269         drain_cpu_caches(cachep);
2270
2271         check_irq_on();
2272         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2273                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2274
2275                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2276                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2277         }
2278         return (ret ? 1 : 0);
2279 }
2280
2281 #ifdef CONFIG_MEMCG
2282 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2283 {
2284         __kmem_cache_shrink(cachep);
2285 }
2286 #endif
2287
2288 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2289 {
2290         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2291 }
2292
2293 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2294 {
2295         int i;
2296         struct kmem_cache_node *n;
2297
2298         cache_random_seq_destroy(cachep);
2299
2300         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2301
2302         /* NUMA: free the node structures */
2303         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2304                 kfree(n->shared);
2305                 free_alien_cache(n->alien);
2306                 kfree(n);
2307                 cachep->node[i] = NULL;
2308         }
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Get the memory for a slab management obj.
2313  *
2314  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2315  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2316  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2317  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2318  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2319  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2320  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2321  *
2322  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2323  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2324  */
2325 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2326                                    struct page *page, int colour_off,
2327                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2328 {
2329         void *freelist;
2330         void *addr = page_address(page);
2331
2332         page->s_mem = addr + colour_off;
2333         page->active = 0;
2334
2335         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2336                 freelist = NULL;
2337         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2338                 /* Slab management obj is off-slab. */
2339                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2340                                               local_flags, nodeid);
2341                 if (!freelist)
2342                         return NULL;
2343         } else {
2344                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2345                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2346                                 cachep->freelist_size;
2347         }
2348
2349         return freelist;
2350 }
2351
2352 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2353 {
2354         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2355 }
2356
2357 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2358                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2359 {
2360         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2361 }
2362
2363 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2364 {
2365 #if DEBUG
2366         int i;
2367
2368         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2369                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2370
2371                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2372                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2373
2374                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2375                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2376                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2377                 }
2378                 /*
2379                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2380                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2381                  * They must also be threaded.
2382                  */
2383                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2384                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2385                                                    objp + obj_offset(cachep));
2386                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2387                         kasan_poison_object_data(
2388                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2389                 }
2390
2391                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2392                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2393                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2394                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2395                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2396                 }
2397                 /* need to poison the objs? */
2398                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2399                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2400                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2401                 }
2402         }
2403 #endif
2404 }
2405
2406 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2407 /* Hold information during a freelist initialization */
2408 union freelist_init_state {
2409         struct {
2410                 unsigned int pos;
2411                 unsigned int *list;
2412                 unsigned int count;
2413         };
2414         struct rnd_state rnd_state;
2415 };
2416
2417 /*
2418  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2419  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2420  */
2421 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2422                                 struct kmem_cache *cachep,
2423                                 unsigned int count)
2424 {
2425         bool ret;
2426         unsigned int rand;
2427
2428         /* Use best entropy available to define a random shift */
2429         rand = get_random_int();
2430
2431         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2432         if (!cachep->random_seq) {
2433                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2434                 ret = false;
2435         } else {
2436                 state->list = cachep->random_seq;
2437                 state->count = count;
2438                 state->pos = rand % count;
2439                 ret = true;
2440         }
2441         return ret;
2442 }
2443
2444 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2445 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2446 {
2447         if (state->pos >= state->count)
2448                 state->pos = 0;
2449         return state->list[state->pos++];
2450 }
2451
2452 /* Swap two freelist entries */
2453 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2454 {
2455         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2456                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2457 }
2458
2459 /*
2460  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2461  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2462  */
2463 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2464 {
2465         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2466         union freelist_init_state state;
2467         bool precomputed;
2468
2469         if (count < 2)
2470                 return false;
2471
2472         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2473
2474         /* Take a random entry as the objfreelist */
2475         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2476                 if (!precomputed)
2477                         objfreelist = count - 1;
2478                 else
2479                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2480                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2481                                                 obj_offset(cachep);
2482                 count--;
2483         }
2484
2485         /*
2486          * On early boot, generate the list dynamically.
2487          * Later use a pre-computed list for speed.
2488          */
2489         if (!precomputed) {
2490                 for (i = 0; i < count; i++)
2491                         set_free_obj(page, i, i);
2492
2493                 /* Fisher-Yates shuffle */
2494                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2495                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2496                         rand %= (i + 1);
2497                         swap_free_obj(page, i, rand);
2498                 }
2499         } else {
2500                 for (i = 0; i < count; i++)
2501                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2502         }
2503
2504         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2505                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2506
2507         return true;
2508 }
2509 #else
2510 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2511                                 struct page *page)
2512 {
2513         return false;
2514 }
2515 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2516
2517 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2518                             struct page *page)
2519 {
2520         int i;
2521         void *objp;
2522         bool shuffled;
2523
2524         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2525
2526         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2527         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2528
2529         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2530                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2531                                                 obj_offset(cachep);
2532         }
2533
2534         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2535                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2536                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2537
2538                 /* constructor could break poison info */
2539                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2540                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2541                         cachep->ctor(objp);
2542                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2543                 }
2544
2545                 if (!shuffled)
2546                         set_free_obj(page, i, i);
2547         }
2548 }
2549
2550 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2551 {
2552         void *objp;
2553
2554         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2555         page->active++;
2556
2557 #if DEBUG
2558         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2559                 set_store_user_dirty(cachep);
2560 #endif
2561
2562         return objp;
2563 }
2564
2565 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2566                         struct page *page, void *objp)
2567 {
2568         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2569 #if DEBUG
2570         unsigned int i;
2571
2572         /* Verify double free bug */
2573         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2574                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2575                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2576                                cachep->name, objp);
2577                         BUG();
2578                 }
2579         }
2580 #endif
2581         page->active--;
2582         if (!page->freelist)
2583                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2584
2585         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2590  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2591  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2592  */
2593 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2594                            void *freelist)
2595 {
2596         page->slab_cache = cache;
2597         page->freelist = freelist;
2598 }
2599
2600 /*
2601  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2602  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2603  */
2604 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2605                                 gfp_t flags, int nodeid)
2606 {
2607         void *freelist;
2608         size_t offset;
2609         gfp_t local_flags;
2610         int page_node;
2611         struct kmem_cache_node *n;
2612         struct page *page;
2613
2614         /*
2615          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2616          * critical path in kmem_cache_alloc().
2617          */
2618         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2619                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2620                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2621                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2622                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2623                 dump_stack();
2624         }
2625         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2626         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2627
2628         check_irq_off();
2629         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2630                 local_irq_enable();
2631
2632         /*
2633          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2634          * 'nodeid'.
2635          */
2636         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2637         if (!page)
2638                 goto failed;
2639
2640         page_node = page_to_nid(page);
2641         n = get_node(cachep, page_node);
2642
2643         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2644         n->colour_next++;
2645         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2646                 n->colour_next = 0;
2647
2648         offset = n->colour_next;
2649         if (offset >= cachep->colour)
2650                 offset = 0;
2651
2652         offset *= cachep->colour_off;
2653
2654         /*
2655          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2656          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2657          * as it should be for slab pages.
2658          */
2659         kasan_poison_slab(page);
2660
2661         /* Get slab management. */
2662         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2663                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2664         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2665                 goto opps1;
2666
2667         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2668
2669         cache_init_objs(cachep, page);
2670
2671         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2672                 local_irq_disable();
2673
2674         return page;
2675
2676 opps1:
2677         kmem_freepages(cachep, page);
2678 failed:
2679         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2680                 local_irq_disable();
2681         return NULL;
2682 }
2683
2684 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2685 {
2686         struct kmem_cache_node *n;
2687         void *list = NULL;
2688
2689         check_irq_off();
2690
2691         if (!page)
2692                 return;
2693
2694         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2695         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2696
2697         spin_lock(&n->list_lock);
2698         n->total_slabs++;
2699         if (!page->active) {
2700                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2701                 n->free_slabs++;
2702         } else
2703                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2704
2705         STATS_INC_GROWN(cachep);
2706         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2707         spin_unlock(&n->list_lock);
2708
2709         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2710 }
2711
2712 #if DEBUG
2713
2714 /*
2715  * Perform extra freeing checks:
2716  * - detect bad pointers.
2717  * - POISON/RED_ZONE checking
2718  */
2719 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2720 {
2721         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2722                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2723                        (unsigned long)objp);
2724                 BUG();
2725         }
2726 }
2727
2728 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2729 {
2730         unsigned long long redzone1, redzone2;
2731
2732         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2733         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2734
2735         /*
2736          * Redzone is ok.
2737          */
2738         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2739                 return;
2740
2741         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2742                 slab_error(cache, "double free detected");
2743         else
2744                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2745
2746         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2747                obj, redzone1, redzone2);
2748 }
2749
2750 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2751                                    unsigned long caller)
2752 {
2753         unsigned int objnr;
2754         struct page *page;
2755
2756         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2757
2758         objp -= obj_offset(cachep);
2759         kfree_debugcheck(objp);
2760         page = virt_to_head_page(objp);
2761
2762         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2763                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2764                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2765                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2766         }
2767         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2768                 set_store_user_dirty(cachep);
2769                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2770         }
2771
2772         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2773
2774         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2775         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2776
2777         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2778                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2779                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2780         }
2781         return objp;
2782 }
2783
2784 #else
2785 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2786 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2787 #endif
2788
2789 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2790                                                 void **list)
2791 {
2792 #if DEBUG
2793         void *next = *list;
2794         void *objp;
2795
2796         while (next) {
2797                 objp = next - obj_offset(cachep);
2798                 next = *(void **)next;
2799                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2800         }
2801 #endif
2802 }
2803
2804 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2805                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2806                                 void **list)
2807 {
2808         /* move slabp to correct slabp list: */
2809         list_del(&page->lru);
2810         if (page->active == cachep->num) {
2811                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2812                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2813 #if DEBUG
2814                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2815                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2816                                 void **objp = page->freelist;
2817
2818                                 *objp = *list;
2819                                 *list = objp;
2820                         }
2821 #endif
2822                         page->freelist = NULL;
2823                 }
2824         } else
2825                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2826 }
2827
2828 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2829 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2830                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2831 {
2832         if (!page)
2833                 return NULL;
2834
2835         if (pfmemalloc)
2836                 return page;
2837
2838         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2839                 return page;
2840
2841         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2842         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2843                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2844                 return page;
2845         }
2846
2847         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2848         list_del(&page->lru);
2849         if (!page->active) {
2850                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2851                 n->free_slabs++;
2852         } else
2853                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2854
2855         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2856                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2857                         return page;
2858         }
2859
2860         n->free_touched = 1;
2861         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2862                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2863                         n->free_slabs--;
2864                         return page;
2865                 }
2866         }
2867
2868         return NULL;
2869 }
2870
2871 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2872 {
2873         struct page *page;
2874
2875         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2876         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2877         if (!page) {
2878                 n->free_touched = 1;
2879                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2880                                                 lru);
2881                 if (page)
2882                         n->free_slabs--;
2883         }
2884
2885         if (sk_memalloc_socks())
2886                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2887
2888         return page;
2889 }
2890
2891 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2892                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2893 {
2894         struct page *page;
2895         void *obj;
2896         void *list = NULL;
2897
2898         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2899                 return NULL;
2900
2901         spin_lock(&n->list_lock);
2902         page = get_first_slab(n, true);
2903         if (!page) {
2904                 spin_unlock(&n->list_lock);
2905                 return NULL;
2906         }
2907
2908         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2909         n->free_objects--;
2910
2911         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2912
2913         spin_unlock(&n->list_lock);
2914         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2915
2916         return obj;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2921  * or cache_grow_end() for new slab
2922  */
2923 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2924                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2925 {
2926         /*
2927          * There must be at least one object available for
2928          * allocation.
2929          */
2930         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2931
2932         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2933                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2934                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2935                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2936
2937                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2938         }
2939
2940         return batchcount;
2941 }
2942
2943 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2944 {
2945         int batchcount;
2946         struct kmem_cache_node *n;
2947         struct array_cache *ac, *shared;
2948         int node;
2949         void *list = NULL;
2950         struct page *page;
2951
2952         check_irq_off();
2953         node = numa_mem_id();
2954
2955         ac = cpu_cache_get(cachep);
2956         batchcount = ac->batchcount;
2957         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2958                 /*
2959                  * If there was little recent activity on this cache, then
2960                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2961                  * refill bouncing.
2962                  */
2963                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2964         }
2965         n = get_node(cachep, node);
2966
2967         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2968         shared = READ_ONCE(n->shared);
2969         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2970                 goto direct_grow;
2971
2972         spin_lock(&n->list_lock);
2973         shared = READ_ONCE(n->shared);
2974
2975         /* See if we can refill from the shared array */
2976         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2977                 shared->touched = 1;
2978                 goto alloc_done;
2979         }
2980
2981         while (batchcount > 0) {
2982                 /* Get slab alloc is to come from. */
2983                 page = get_first_slab(n, false);
2984                 if (!page)
2985                         goto must_grow;
2986
2987                 check_spinlock_acquired(cachep);
2988
2989                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
2990                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2991         }
2992
2993 must_grow:
2994         n->free_objects -= ac->avail;
2995 alloc_done:
2996         spin_unlock(&n->list_lock);
2997         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2998
2999 direct_grow:
3000         if (unlikely(!ac->avail)) {
3001                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3002                 if (sk_memalloc_socks()) {
3003                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3004
3005                         if (obj)
3006                                 return obj;
3007                 }
3008
3009                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3010
3011                 /*
3012                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3013                  * then ac could change.
3014                  */
3015                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3016                 if (!ac->avail && page)
3017                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3018                 cache_grow_end(cachep, page);
3019
3020                 if (!ac->avail)
3021                         return NULL;
3022         }
3023         ac->touched = 1;
3024
3025         return ac->entry[--ac->avail];
3026 }
3027
3028 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3029                                                 gfp_t flags)
3030 {
3031         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3032 }
3033
3034 #if DEBUG
3035 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3036                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3037 {
3038         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
3039         if (!objp)
3040                 return objp;
3041         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3042                 check_poison_obj(cachep, objp);
3043                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
3044                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3045         }
3046         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3047                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3048
3049         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3050                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3051                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3052                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3053                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3054                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3055                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3056                 }
3057                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3058                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3059         }
3060
3061         objp += obj_offset(cachep);
3062         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3063                 cachep->ctor(objp);
3064         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3065             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3066                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3067                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3068         }
3069         return objp;
3070 }
3071 #else
3072 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3073 #endif
3074
3075 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3076 {
3077         void *objp;
3078         struct array_cache *ac;
3079
3080         check_irq_off();
3081
3082         ac = cpu_cache_get(cachep);
3083         if (likely(ac->avail)) {
3084                 ac->touched = 1;
3085                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3086
3087                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3088                 goto out;
3089         }
3090
3091         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3092         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3093         /*
3094          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3095          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3096          */
3097         ac = cpu_cache_get(cachep);
3098
3099 out:
3100         /*
3101          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3102          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3103          * treat the array pointers as a reference to the object.
3104          */
3105         if (objp)
3106                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3107         return objp;
3108 }
3109
3110 #ifdef CONFIG_NUMA
3111 /*
3112  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3113  *
3114  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3115  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3116  */
3117 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3118 {
3119         int nid_alloc, nid_here;
3120
3121         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3122                 return NULL;
3123         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3124         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3125                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3126         else if (current->mempolicy)
3127                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3128         if (nid_alloc != nid_here)
3129                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3130         return NULL;
3131 }
3132
3133 /*
3134  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3135  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3136  * available node for available objects. If that fails then we
3137  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3138  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3139  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3140  */
3141 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3142 {
3143         struct zonelist *zonelist;
3144         struct zoneref *z;
3145         struct zone *zone;
3146         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3147         void *obj = NULL;
3148         struct page *page;
3149         int nid;
3150         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3151
3152         if (flags & __GFP_THISNODE)
3153                 return NULL;
3154
3155 retry_cpuset:
3156         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3157         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3158
3159 retry:
3160         /*
3161          * Look through allowed nodes for objects available
3162          * from existing per node queues.
3163          */
3164         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3165                 nid = zone_to_nid(zone);
3166
3167                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3168                         get_node(cache, nid) &&
3169                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3170                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3171                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3172                                 if (obj)
3173                                         break;
3174                 }
3175         }
3176
3177         if (!obj) {
3178                 /*
3179                  * This allocation will be performed within the constraints
3180                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3181                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3182                  * set and go into memory reserves if necessary.
3183                  */
3184                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3185                 cache_grow_end(cache, page);
3186                 if (page) {
3187                         nid = page_to_nid(page);
3188                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3189                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3190
3191                         /*
3192                          * Another processor may allocate the objects in
3193                          * the slab since we are not holding any locks.
3194                          */
3195                         if (!obj)
3196                                 goto retry;
3197                 }
3198         }
3199
3200         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3201                 goto retry_cpuset;
3202         return obj;
3203 }
3204
3205 /*
3206  * A interface to enable slab creation on nodeid
3207  */
3208 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3209                                 int nodeid)
3210 {
3211         struct page *page;
3212         struct kmem_cache_node *n;
3213         void *obj = NULL;
3214         void *list = NULL;
3215
3216         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3217         n = get_node(cachep, nodeid);
3218         BUG_ON(!n);
3219
3220         check_irq_off();
3221         spin_lock(&n->list_lock);
3222         page = get_first_slab(n, false);
3223         if (!page)
3224                 goto must_grow;
3225
3226         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3227
3228         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3229         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3230         STATS_SET_HIGH(cachep);
3231
3232         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3233
3234         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3235         n->free_objects--;
3236
3237         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3238
3239         spin_unlock(&n->list_lock);
3240         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3241         return obj;
3242
3243 must_grow:
3244         spin_unlock(&n->list_lock);
3245         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3246         if (page) {
3247                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3248                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3249         }
3250         cache_grow_end(cachep, page);
3251
3252         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3253 }
3254
3255 static __always_inline void *
3256 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3257                    unsigned long caller)
3258 {
3259         unsigned long save_flags;
3260         void *ptr;
3261         int slab_node = numa_mem_id();
3262
3263         flags &= gfp_allowed_mask;
3264         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3265         if (unlikely(!cachep))
3266                 return NULL;
3267
3268         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3269         local_irq_save(save_flags);
3270
3271         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3272                 nodeid = slab_node;
3273
3274         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3275                 /* Node not bootstrapped yet */
3276                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3277                 goto out;
3278         }
3279
3280         if (nodeid == slab_node) {
3281                 /*
3282                  * Use the locally cached objects if possible.
3283                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3284                  * to other nodes. It may fail while we still have
3285                  * objects on other nodes available.
3286                  */
3287                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3288                 if (ptr)
3289                         goto out;
3290         }
3291         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3292         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3293   out:
3294         local_irq_restore(save_flags);
3295         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3296
3297         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3298                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3299
3300         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3301         return ptr;
3302 }
3303
3304 static __always_inline void *
3305 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3306 {
3307         void *objp;
3308
3309         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3310                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3311                 if (objp)
3312                         goto out;
3313         }
3314         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3315
3316         /*
3317          * We may just have run out of memory on the local node.
3318          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3319          */
3320         if (!objp)
3321                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3322
3323   out:
3324         return objp;
3325 }
3326 #else
3327
3328 static __always_inline void *
3329 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3330 {
3331         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3332 }
3333
3334 #endif /* CONFIG_NUMA */
3335
3336 static __always_inline void *
3337 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3338 {
3339         unsigned long save_flags;
3340         void *objp;
3341
3342         flags &= gfp_allowed_mask;
3343         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3344         if (unlikely(!cachep))
3345                 return NULL;
3346
3347         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3348         local_irq_save(save_flags);
3349         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3350         local_irq_restore(save_flags);
3351         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3352         prefetchw(objp);
3353
3354         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3355                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3356
3357         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3358         return objp;
3359 }
3360
3361 /*
3362  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3363  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3364  */
3365 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3366                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3367 {
3368         int i;
3369         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3370         struct page *page;
3371
3372         n->free_objects += nr_objects;
3373
3374         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3375                 void *objp;
3376                 struct page *page;
3377
3378                 objp = objpp[i];
3379
3380                 page = virt_to_head_page(objp);
3381                 list_del(&page->lru);
3382                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3383                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3384                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3385
3386                 /* fixup slab chains */
3387                 if (page->active == 0) {
3388                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3389                         n->free_slabs++;
3390                 } else {
3391                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3392                          * partial list on free - maximum time for the
3393                          * other objects to be freed, too.
3394                          */
3395                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3396                 }
3397         }
3398
3399         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3400                 n->free_objects -= cachep->num;
3401
3402                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3403                 list_move(&page->lru, list);
3404                 n->free_slabs--;
3405                 n->total_slabs--;
3406         }
3407 }
3408
3409 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3410 {
3411         int batchcount;
3412         struct kmem_cache_node *n;
3413         int node = numa_mem_id();
3414         LIST_HEAD(list);
3415
3416         batchcount = ac->batchcount;
3417
3418         check_irq_off();
3419         n = get_node(cachep, node);
3420         spin_lock(&n->list_lock);
3421         if (n->shared) {
3422                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3423                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3424                 if (max) {
3425                         if (batchcount > max)
3426                                 batchcount = max;
3427                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3428                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3429                         shared_array->avail += batchcount;
3430                         goto free_done;
3431                 }
3432         }
3433
3434         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3435 free_done:
3436 #if STATS
3437         {
3438                 int i = 0;
3439                 struct page *page;
3440
3441                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3442                         BUG_ON(page->active);
3443
3444                         i++;
3445                 }
3446                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3447         }
3448 #endif
3449         spin_unlock(&n->list_lock);
3450         slabs_destroy(cachep, &list);
3451         ac->avail -= batchcount;
3452         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3453 }
3454
3455 /*
3456  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3457  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3458  */
3459 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3460                                          unsigned long caller)
3461 {
3462         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3463         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3464                 return;
3465
3466         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3467 }
3468
3469 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3470                 unsigned long caller)
3471 {
3472         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3473
3474         check_irq_off();
3475         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3476         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3477
3478         /*
3479          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3480          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3481          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3482          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3483          * the cache.
3484          */
3485         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3486                 return;
3487
3488         if (ac->avail < ac->limit) {
3489                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3490         } else {
3491                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3492                 cache_flusharray(cachep, ac);
3493         }
3494
3495         if (sk_memalloc_socks()) {
3496                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3497
3498                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3499                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3500                         return;
3501                 }
3502         }
3503
3504         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3505 }
3506
3507 /**
3508  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3509  * @cachep: The cache to allocate from.
3510  * @flags: See kmalloc().
3511  *
3512  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3513  * if the cache has no available objects.
3514  *
3515  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3516  */
3517 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3518 {
3519         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3520
3521         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3522                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3523
3524         return ret;
3525 }
3526 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3527
3528 static __always_inline void
3529 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3530                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3531 {
3532         size_t i;
3533
3534         for (i = 0; i < size; i++)
3535                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3536 }
3537
3538 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3539                           void **p)
3540 {
3541         size_t i;
3542
3543         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3544         if (!s)
3545                 return 0;
3546
3547         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3548
3549         local_irq_disable();
3550         for (i = 0; i < size; i++) {
3551                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3552
3553                 if (unlikely(!objp))
3554                         goto error;
3555                 p[i] = objp;
3556         }
3557         local_irq_enable();
3558
3559         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3560
3561         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3562         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3563                 for (i = 0; i < size; i++)
3564                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3565
3566         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3567         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3568         return size;
3569 error:
3570         local_irq_enable();
3571         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3572         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3573         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3574         return 0;
3575 }
3576 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3577
3578 #ifdef CONFIG_TRACING
3579 void *
3580 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3581 {
3582         void *ret;
3583
3584         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3585
3586         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3587         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3588                       size, cachep->size, flags);
3589         return ret;
3590 }
3591 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3592 #endif
3593
3594 #ifdef CONFIG_NUMA
3595 /**
3596  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3597  * @cachep: The cache to allocate from.
3598  * @flags: See kmalloc().
3599  * @nodeid: node number of the target node.
3600  *
3601  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3602  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3603  *
3604  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3605  *
3606  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3607  */
3608 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3609 {
3610         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3611
3612         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3613                                     cachep->object_size, cachep->size,
3614                                     flags, nodeid);
3615
3616         return ret;
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3619
3620 #ifdef CONFIG_TRACING
3621 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3622                                   gfp_t flags,
3623                                   int nodeid,
3624                                   size_t size)
3625 {
3626         void *ret;
3627
3628         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3629
3630         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3631         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3632                            size, cachep->size,
3633                            flags, nodeid);
3634         return ret;
3635 }
3636 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3637 #endif
3638
3639 static __always_inline void *
3640 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3641 {
3642         struct kmem_cache *cachep;
3643         void *ret;
3644
3645         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3646                 return NULL;
3647         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3648         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3649                 return cachep;
3650         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3651         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3652
3653         return ret;
3654 }
3655
3656 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3657 {
3658         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3659 }
3660 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3661
3662 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3663                 int node, unsigned long caller)
3664 {
3665         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3666 }
3667 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3668 #endif /* CONFIG_NUMA */
3669
3670 /**
3671  * __do_kmalloc - allocate memory
3672  * @size: how many bytes of memory are required.
3673  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3674  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3675  *
3676  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
3677  */
3678 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3679                                           unsigned long caller)
3680 {
3681         struct kmem_cache *cachep;
3682         void *ret;
3683
3684         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3685                 return NULL;
3686         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3687         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3688                 return cachep;
3689         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3690
3691         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3692         trace_kmalloc(caller, ret,
3693                       size, cachep->size, flags);
3694
3695         return ret;
3696 }
3697
3698 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3699 {
3700         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3701 }
3702 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3703
3704 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3705 {
3706         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3707 }
3708 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3709
3710 /**
3711  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3712  * @cachep: The cache the allocation was from.
3713  * @objp: The previously allocated object.
3714  *
3715  * Free an object which was previously allocated from this
3716  * cache.
3717  */
3718 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3719 {
3720         unsigned long flags;
3721         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3722         if (!cachep)
3723                 return;
3724
3725         local_irq_save(flags);
3726         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3727         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3728                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3729         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3730         local_irq_restore(flags);
3731
3732         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3733 }
3734 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3735
3736 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3737 {
3738         struct kmem_cache *s;
3739         size_t i;
3740
3741         local_irq_disable();
3742         for (i = 0; i < size; i++) {
3743                 void *objp = p[i];
3744
3745                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3746                         s = virt_to_cache(objp);
3747                 else
3748                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3749
3750                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3751                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3752                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3753
3754                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3755         }
3756         local_irq_enable();
3757
3758         /* FIXME: add tracing */
3759 }
3760 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3761
3762 /**
3763  * kfree - free previously allocated memory
3764  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3765  *
3766  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3767  *
3768  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3769  * or you will run into trouble.
3770  */
3771 void kfree(const void *objp)
3772 {
3773         struct kmem_cache *c;
3774         unsigned long flags;
3775
3776         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3777
3778         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3779                 return;
3780         local_irq_save(flags);
3781         kfree_debugcheck(objp);
3782         c = virt_to_cache(objp);
3783         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3784
3785         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3786         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3787         local_irq_restore(flags);
3788 }
3789 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3790
3791 /*
3792  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3793  */
3794 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3795 {
3796         int ret;
3797         int node;
3798         struct kmem_cache_node *n;
3799
3800         for_each_online_node(node) {
3801                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3802                 if (ret)
3803                         goto fail;
3804
3805         }
3806
3807         return 0;
3808
3809 fail:
3810         if (!cachep->list.next) {
3811                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3812                 node--;
3813                 while (node >= 0) {
3814                         n = get_node(cachep, node);
3815                         if (n) {
3816                                 kfree(n->shared);
3817                                 free_alien_cache(n->alien);
3818                                 kfree(n);
3819                                 cachep->node[node] = NULL;
3820                         }
3821                         node--;
3822                 }
3823         }
3824         return -ENOMEM;
3825 }
3826
3827 /* Always called with the slab_mutex held */
3828 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3829                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3830 {
3831         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3832         int cpu;
3833
3834         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3835         if (!cpu_cache)
3836                 return -ENOMEM;
3837
3838         prev = cachep->cpu_cache;
3839         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3840         /*
3841          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3842          * cpus, so skip the IPIs.
3843          */
3844         if (prev)
3845                 kick_all_cpus_sync();
3846
3847         check_irq_on();
3848         cachep->batchcount = batchcount;
3849         cachep->limit = limit;
3850         cachep->shared = shared;
3851
3852         if (!prev)
3853                 goto setup_node;
3854
3855         for_each_online_cpu(cpu) {
3856                 LIST_HEAD(list);
3857                 int node;
3858                 struct kmem_cache_node *n;
3859                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3860
3861                 node = cpu_to_mem(cpu);
3862                 n = get_node(cachep, node);
3863                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3864                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3865                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3866                 slabs_destroy(cachep, &list);
3867         }
3868         free_percpu(prev);
3869
3870 setup_node:
3871         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3872 }
3873
3874 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3875                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3876 {
3877         int ret;
3878         struct kmem_cache *c;
3879
3880         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3881
3882         if (slab_state < FULL)
3883                 return ret;
3884
3885         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3886                 return ret;
3887
3888         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3889         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3890                 /* return value determined by the root cache only */
3891                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3892         }
3893
3894         return ret;
3895 }
3896
3897 /* Called with slab_mutex held always */
3898 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3899 {
3900         int err;
3901         int limit = 0;
3902         int shared = 0;
3903         int batchcount = 0;
3904
3905         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3906         if (err)
3907                 goto end;
3908
3909         if (!is_root_cache(cachep)) {
3910                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3911                 limit = root->limit;
3912                 shared = root->shared;
3913                 batchcount = root->batchcount;
3914         }
3915
3916         if (limit && shared && batchcount)
3917                 goto skip_setup;
3918         /*
3919          * The head array serves three purposes:
3920          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3921          * - reduce the number of spinlock operations.
3922          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3923          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3924          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3925          * Bonwick.
3926          */
3927         if (cachep->size > 131072)
3928                 limit = 1;
3929         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3930                 limit = 8;
3931         else if (cachep->size > 1024)
3932                 limit = 24;
3933         else if (cachep->size > 256)
3934                 limit = 54;
3935         else
3936                 limit = 120;
3937
3938         /*
3939          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3940          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3941          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3942          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3943          * replaces Bonwick's magazine layer.
3944          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3945          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3946          */
3947         shared = 0;
3948         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3949                 shared = 8;
3950
3951 #if DEBUG
3952         /*
3953          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3954          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3955          */
3956         if (limit > 32)
3957                 limit = 32;
3958 #endif
3959         batchcount = (limit + 1) / 2;
3960 skip_setup:
3961         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3962 end:
3963         if (err)
3964                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3965                        cachep->name, -err);
3966         return err;
3967 }
3968
3969 /*
3970  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3971  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3972  * if drain_array() is used on the shared array.
3973  */
3974 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3975                          struct array_cache *ac, int node)
3976 {
3977         LIST_HEAD(list);
3978
3979         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3980         check_mutex_acquired();
3981
3982         if (!ac || !ac->avail)
3983                 return;
3984
3985         if (ac->touched) {
3986                 ac->touched = 0;
3987                 return;
3988         }
3989
3990         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3991         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3992         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3993
3994         slabs_destroy(cachep, &list);
3995 }
3996
3997 /**
3998  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3999  * @w: work descriptor
4000  *
4001  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4002  * Purpose:
4003  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4004  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4005  *
4006  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4007  * again on the next iteration.
4008  */
4009 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4010 {
4011         struct kmem_cache *searchp;
4012         struct kmem_cache_node *n;
4013         int node = numa_mem_id();
4014         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4015
4016         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4017                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4018                 goto out;
4019
4020         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4021                 check_irq_on();
4022
4023                 /*
4024                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4025                  * have established with reasonable certainty that
4026                  * we can do some work if the lock was obtained.
4027                  */
4028                 n = get_node(searchp, node);
4029
4030                 reap_alien(searchp, n);
4031
4032                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4033
4034                 /*
4035                  * These are racy checks but it does not matter
4036                  * if we skip one check or scan twice.
4037                  */
4038                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4039                         goto next;
4040
4041                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4042
4043                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4044
4045                 if (n->free_touched)
4046                         n->free_touched = 0;
4047                 else {
4048                         int freed;
4049
4050                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4051                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4052                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4053                 }
4054 next:
4055                 cond_resched();
4056         }
4057         check_irq_on();
4058         mutex_unlock(&slab_mutex);
4059         next_reap_node();
4060 out:
4061         /* Set up the next iteration */
4062         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4063                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4064 }
4065
4066 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4067 {
4068         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4069         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4070         unsigned long free_slabs = 0;
4071         int node;
4072         struct kmem_cache_node *n;
4073
4074         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4075                 check_irq_on();
4076                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4077
4078                 total_slabs += n->total_slabs;
4079                 free_slabs += n->free_slabs;
4080                 free_objs += n->free_objects;
4081
4082                 if (n->shared)
4083                         shared_avail += n->shared->avail;
4084
4085                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4086         }
4087         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4088         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4089         active_objs = num_objs - free_objs;
4090
4091         sinfo->active_objs = active_objs;
4092         sinfo->num_objs = num_objs;
4093         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4094         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4095         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4096         sinfo->limit = cachep->limit;
4097         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4098         sinfo->shared = cachep->shared;
4099         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4100         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4101 }
4102
4103 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4104 {
4105 #if STATS
4106         {                       /* node stats */
4107                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4108                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4109                 unsigned long grown = cachep->grown;
4110                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4111                 unsigned long errors = cachep->errors;
4112                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4113                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4114                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4115                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4116
4117                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4118                            allocs, high, grown,
4119                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4120                            node_frees, overflows);
4121         }
4122         /* cpu stats */
4123         {
4124                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4125                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4126                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4127                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4128
4129                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4130                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4131         }
4132 #endif
4133 }
4134
4135 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4136 /**
4137  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4138  * @file: unused
4139  * @buffer: user buffer
4140  * @count: data length
4141  * @ppos: unused
4142  *
4143  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
4144  */
4145 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4146                        size_t count, loff_t *ppos)
4147 {
4148         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4149         int limit, batchcount, shared, res;
4150         struct kmem_cache *cachep;
4151
4152         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4153                 return -EINVAL;
4154         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4155                 return -EFAULT;
4156         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4157
4158         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4159         if (!tmp)
4160                 return -EINVAL;
4161         *tmp = '\0';
4162         tmp++;
4163         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4164                 return -EINVAL;
4165
4166         /* Find the cache in the chain of caches. */
4167         mutex_lock(&slab_mutex);
4168         res = -EINVAL;
4169         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4170                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4171                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4172                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4173                                 res = 0;
4174                         } else {
4175                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4176                                                        batchcount, shared,
4177                                                        GFP_KERNEL);
4178                         }
4179                         break;
4180                 }
4181         }
4182         mutex_unlock(&slab_mutex);
4183         if (res >= 0)
4184                 res = count;
4185         return res;
4186 }
4187
4188 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4189
4190 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4191 {
4192         unsigned long *p;
4193         int l;
4194         if (!v)
4195                 return 1;
4196         l = n[1];
4197         p = n + 2;
4198         while (l) {
4199                 int i = l/2;
4200                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4201                 if (*q == v) {
4202                         q[1]++;
4203                         return 1;
4204                 }
4205                 if (*q > v) {
4206                         l = i;
4207                 } else {
4208                         p = q + 2;
4209                         l -= i + 1;
4210                 }
4211         }
4212         if (++n[1] == n[0])
4213                 return 0;
4214         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4215         p[0] = v;
4216         p[1] = 1;
4217         return 1;
4218 }
4219
4220 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4221                                                 struct page *page)
4222 {
4223         void *p;
4224         int i, j;
4225         unsigned long v;
4226
4227         if (n[0] == n[1])
4228                 return;
4229         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4230                 bool active = true;
4231
4232                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4233                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4234                                 active = false;
4235                                 break;
4236                         }
4237                 }
4238
4239                 if (!active)
4240                         continue;
4241
4242                 /*
4243                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4244                  * mapping is established when actual object allocation and
4245                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4246                  * cache.
4247                  */
4248                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4249                         continue;
4250
4251                 if (!add_caller(n, v))
4252                         return;
4253         }
4254 }
4255
4256 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4257 {
4258 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4259         unsigned long offset, size;
4260         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4261
4262         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4263                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4264                 if (modname[0])
4265                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4266                 return;
4267         }
4268 #endif
4269         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4270 }
4271
4272 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4273 {
4274         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache,
4275                                                root_caches_node);
4276         struct page *page;
4277         struct kmem_cache_node *n;
4278         const char *name;
4279         unsigned long *x = m->private;
4280         int node;
4281         int i;
4282
4283         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4284                 return 0;
4285         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4286                 return 0;
4287
4288         /*
4289          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4290          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4291          * during the processing, information would be wrong so restart
4292          * whole processing.
4293          */
4294         do {
4295                 set_store_user_clean(cachep);
4296                 drain_cpu_caches(cachep);
4297
4298                 x[1] = 0;
4299
4300                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4301
4302                         check_irq_on();
4303                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4304
4305                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4306                                 handle_slab(x, cachep, page);
4307                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4308                                 handle_slab(x, cachep, page);
4309                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4310                 }
4311         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4312
4313         name = cachep->name;
4314         if (x[0] == x[1]) {
4315                 /* Increase the buffer size */
4316                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4317                 m->private = kcalloc(x[0] * 4, sizeof(unsigned long),
4318                                      GFP_KERNEL);
4319                 if (!m->private) {
4320                         /* Too bad, we are really out */
4321                         m->private = x;
4322                         mutex_lock(&slab_mutex);
4323                         return -ENOMEM;
4324                 }
4325                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4326                 kfree(x);
4327                 mutex_lock(&slab_mutex);
4328                 /* Now make sure this entry will be retried */
4329                 m->count = m->size;
4330                 return 0;
4331         }
4332         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4333                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4334                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4335                 seq_putc(m, '\n');
4336         }
4337
4338         return 0;
4339 }
4340
4341 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4342         .start = slab_start,
4343         .next = slab_next,
4344         .stop = slab_stop,
4345         .show = leaks_show,
4346 };
4347
4348 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4349 {
4350         unsigned long *n;
4351
4352         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4353         if (!n)
4354                 return -ENOMEM;
4355
4356         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4357
4358         return 0;
4359 }
4360
4361 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4362         .open           = slabstats_open,
4363         .read           = seq_read,
4364         .llseek         = seq_lseek,
4365         .release        = seq_release_private,
4366 };
4367 #endif
4368
4369 static int __init slab_proc_init(void)
4370 {
4371 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4372         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4373 #endif
4374         return 0;
4375 }
4376 module_init(slab_proc_init);
4377
4378 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4379 /*
4380  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4381  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4382  * cache's usercopy region.
4383  *
4384  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4385  * to indicate an error.
4386  */
4387 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4388                          bool to_user)
4389 {
4390         struct kmem_cache *cachep;
4391         unsigned int objnr;
4392         unsigned long offset;
4393
4394         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4395
4396         /* Find and validate object. */
4397         cachep = page->slab_cache;
4398         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4399         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4400
4401         /* Find offset within object. */
4402         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4403
4404         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4405         if (offset >= cachep->useroffset &&
4406             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4407             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4408                 return;
4409
4410         /*
4411          * If the copy is still within the allocated object, produce
4412          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4413          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4414          * whitelists.
4415          */
4416         if (usercopy_fallback &&
4417             offset <= cachep->object_size &&
4418             n <= cachep->object_size - offset) {
4419                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4420                 return;
4421         }
4422
4423         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4424 }
4425 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4426
4427 /**
4428  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4429  * @objp: Pointer to the object
4430  *
4431  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4432  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4433  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4434  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4435  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4436  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4437  * must not be freed during the duration of the call.
4438  *
4439  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
4440  */
4441 size_t ksize(const void *objp)
4442 {
4443         size_t size;
4444
4445         BUG_ON(!objp);
4446         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4447                 return 0;
4448
4449         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4450         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4451          * so we need to unpoison this area.
4452          */
4453         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4454
4455         return size;
4456 }
4457 EXPORT_SYMBOL(ksize);