mm: page_alloc: unreserve highatomic page blocks before oom
[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/kfence.h>
104 #include        <linux/cpu.h>
105 #include        <linux/sysctl.h>
106 #include        <linux/module.h>
107 #include        <linux/rcupdate.h>
108 #include        <linux/string.h>
109 #include        <linux/uaccess.h>
110 #include        <linux/nodemask.h>
111 #include        <linux/kmemleak.h>
112 #include        <linux/mempolicy.h>
113 #include        <linux/mutex.h>
114 #include        <linux/fault-inject.h>
115 #include        <linux/rtmutex.h>
116 #include        <linux/reciprocal_div.h>
117 #include        <linux/debugobjects.h>
118 #include        <linux/memory.h>
119 #include        <linux/prefetch.h>
120 #include        <linux/sched/task_stack.h>
121
122 #include        <net/sock.h>
123
124 #include        <asm/cacheflush.h>
125 #include        <asm/tlbflush.h>
126 #include        <asm/page.h>
127
128 #include <trace/events/kmem.h>
129
130 #include        "internal.h"
131
132 #include        "slab.h"
133
134 /*
135  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
136  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
137  *
138  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
139  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
140  *
141  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
142  */
143
144 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
145 #define DEBUG           1
146 #define STATS           1
147 #define FORCED_DEBUG    1
148 #else
149 #define DEBUG           0
150 #define STATS           0
151 #define FORCED_DEBUG    0
152 #endif
153
154 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
155 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
156 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
157
158 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
159 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
160 #endif
161
162 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
163                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
164
165 #if FREELIST_BYTE_INDEX
166 typedef unsigned char freelist_idx_t;
167 #else
168 typedef unsigned short freelist_idx_t;
169 #endif
170
171 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
172
173 /*
174  * struct array_cache
175  *
176  * Purpose:
177  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
178  * - reduce the number of linked list operations
179  * - reduce spinlock operations
180  *
181  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
182  * footprint.
183  *
184  */
185 struct array_cache {
186         unsigned int avail;
187         unsigned int limit;
188         unsigned int batchcount;
189         unsigned int touched;
190         void *entry[];  /*
191                          * Must have this definition in here for the proper
192                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
193                          * the entries.
194                          */
195 };
196
197 struct alien_cache {
198         spinlock_t lock;
199         struct array_cache ac;
200 };
201
202 /*
203  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
204  */
205 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
206 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
207 #define CACHE_CACHE 0
208 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
209
210 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
211                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
212 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
213                         int node, struct list_head *list);
214 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
215 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
216 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
217
218 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
219                                                 void **list);
220 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
221                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
222                                 void **list);
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         raw_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 unnecessary
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 /*
366  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
367  * overridden on the command line.
368  */
369 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
370 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
371 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
372 static bool slab_max_order_set __initdata;
373
374 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache,
375                                  const struct slab *slab, unsigned int idx)
376 {
377         return slab->s_mem + cache->size * idx;
378 }
379
380 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
381 /* internal cache of cache description objs */
382 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
383         .batchcount = 1,
384         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
385         .shared = 1,
386         .size = sizeof(struct kmem_cache),
387         .name = "kmem_cache",
388 };
389
390 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
391
392 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
393 {
394         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
395 }
396
397 /*
398  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
399  */
400 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
401                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
402 {
403         unsigned int num;
404         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
405
406         /*
407          * The slab management structure can be either off the slab or
408          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
409          * slab is used for:
410          *
411          * - @buffer_size bytes for each object
412          * - One freelist_idx_t for each object
413          *
414          * We don't need to consider alignment of freelist because
415          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
416          * at the correct alignment.
417          *
418          * If the slab management structure is off the slab, then the
419          * alignment will already be calculated into the size. Because
420          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
421          * correct alignment when allocated.
422          */
423         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
424                 num = slab_size / buffer_size;
425                 *left_over = slab_size % buffer_size;
426         } else {
427                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
428                 *left_over = slab_size %
429                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
430         }
431
432         return num;
433 }
434
435 #if DEBUG
436 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
437
438 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
439                         char *msg)
440 {
441         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
442                function, cachep->name, msg);
443         dump_stack();
444         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
445 }
446 #endif
447
448 /*
449  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
450  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
451  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
452  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
453  * line
454   */
455
456 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
457 static int __init noaliencache_setup(char *s)
458 {
459         use_alien_caches = 0;
460         return 1;
461 }
462 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
463
464 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
465 {
466         get_option(&str, &slab_max_order);
467         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
468                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER);
469         slab_max_order_set = true;
470
471         return 1;
472 }
473 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
474
475 #ifdef CONFIG_NUMA
476 /*
477  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
478  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
479  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
480  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
481  */
482 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
483
484 static void init_reap_node(int cpu)
485 {
486         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
487                                                     node_online_map);
488 }
489
490 static void next_reap_node(void)
491 {
492         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
493
494         node = next_node_in(node, node_online_map);
495         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
496 }
497
498 #else
499 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
500 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
501 #endif
502
503 /*
504  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
505  * via the workqueue/eventd.
506  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
507  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
508  * lock.
509  */
510 static void start_cpu_timer(int cpu)
511 {
512         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
513
514         if (reap_work->work.func == NULL) {
515                 init_reap_node(cpu);
516                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
517                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
518                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
519         }
520 }
521
522 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
523 {
524         if (ac) {
525                 ac->avail = 0;
526                 ac->limit = limit;
527                 ac->batchcount = batch;
528                 ac->touched = 0;
529         }
530 }
531
532 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
533                                             int batchcount, gfp_t gfp)
534 {
535         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
536         struct array_cache *ac = NULL;
537
538         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
539         /*
540          * The array_cache structures contain pointers to free object.
541          * However, when such objects are allocated or transferred to another
542          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
543          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
544          * not scan such objects.
545          */
546         kmemleak_no_scan(ac);
547         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
548         return ac;
549 }
550
551 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
552                                         struct slab *slab, void *objp)
553 {
554         struct kmem_cache_node *n;
555         int slab_node;
556         LIST_HEAD(list);
557
558         slab_node = slab_nid(slab);
559         n = get_node(cachep, slab_node);
560
561         raw_spin_lock(&n->list_lock);
562         free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
563         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
564
565         slabs_destroy(cachep, &list);
566 }
567
568 /*
569  * Transfer objects in one arraycache to another.
570  * Locking must be handled by the caller.
571  *
572  * Return the number of entries transferred.
573  */
574 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
575                 struct array_cache *from, unsigned int max)
576 {
577         /* Figure out how many entries to transfer */
578         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
579
580         if (!nr)
581                 return 0;
582
583         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail - nr,
584                         sizeof(void *) *nr);
585
586         from->avail -= nr;
587         to->avail += nr;
588         return nr;
589 }
590
591 /* &alien->lock must be held by alien callers. */
592 static __always_inline void __free_one(struct array_cache *ac, void *objp)
593 {
594         /* Avoid trivial double-free. */
595         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED) &&
596             WARN_ON_ONCE(ac->avail > 0 && ac->entry[ac->avail - 1] == objp))
597                 return;
598         ac->entry[ac->avail++] = objp;
599 }
600
601 #ifndef CONFIG_NUMA
602
603 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
604 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
605
606 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
607                                                 int limit, gfp_t gfp)
608 {
609         return NULL;
610 }
611
612 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
613 {
614 }
615
616 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
617 {
618         return 0;
619 }
620
621 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
622 {
623         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
624 }
625
626 #else   /* CONFIG_NUMA */
627
628 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
629                                                 int batch, gfp_t gfp)
630 {
631         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
632         struct alien_cache *alc = NULL;
633
634         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
635         if (alc) {
636                 kmemleak_no_scan(alc);
637                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
638                 spin_lock_init(&alc->lock);
639         }
640         return alc;
641 }
642
643 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
644 {
645         struct alien_cache **alc_ptr;
646         int i;
647
648         if (limit > 1)
649                 limit = 12;
650         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
651         if (!alc_ptr)
652                 return NULL;
653
654         for_each_node(i) {
655                 if (i == node || !node_online(i))
656                         continue;
657                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
658                 if (!alc_ptr[i]) {
659                         for (i--; i >= 0; i--)
660                                 kfree(alc_ptr[i]);
661                         kfree(alc_ptr);
662                         return NULL;
663                 }
664         }
665         return alc_ptr;
666 }
667
668 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
669 {
670         int i;
671
672         if (!alc_ptr)
673                 return;
674         for_each_node(i)
675             kfree(alc_ptr[i]);
676         kfree(alc_ptr);
677 }
678
679 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
680                                 struct array_cache *ac, int node,
681                                 struct list_head *list)
682 {
683         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
684
685         if (ac->avail) {
686                 raw_spin_lock(&n->list_lock);
687                 /*
688                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
689                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
690                  * into the free lists and getting them back later.
691                  */
692                 if (n->shared)
693                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
694
695                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
696                 ac->avail = 0;
697                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
698         }
699 }
700
701 /*
702  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
703  */
704 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
705 {
706         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
707
708         if (n->alien) {
709                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
710                 struct array_cache *ac;
711
712                 if (alc) {
713                         ac = &alc->ac;
714                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
715                                 LIST_HEAD(list);
716
717                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
718                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
719                                 slabs_destroy(cachep, &list);
720                         }
721                 }
722         }
723 }
724
725 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
726                                 struct alien_cache **alien)
727 {
728         int i = 0;
729         struct alien_cache *alc;
730         struct array_cache *ac;
731         unsigned long flags;
732
733         for_each_online_node(i) {
734                 alc = alien[i];
735                 if (alc) {
736                         LIST_HEAD(list);
737
738                         ac = &alc->ac;
739                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
740                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
741                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
742                         slabs_destroy(cachep, &list);
743                 }
744         }
745 }
746
747 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
748                                 int node, int slab_node)
749 {
750         struct kmem_cache_node *n;
751         struct alien_cache *alien = NULL;
752         struct array_cache *ac;
753         LIST_HEAD(list);
754
755         n = get_node(cachep, node);
756         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
757         if (n->alien && n->alien[slab_node]) {
758                 alien = n->alien[slab_node];
759                 ac = &alien->ac;
760                 spin_lock(&alien->lock);
761                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
762                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
763                         __drain_alien_cache(cachep, ac, slab_node, &list);
764                 }
765                 __free_one(ac, objp);
766                 spin_unlock(&alien->lock);
767                 slabs_destroy(cachep, &list);
768         } else {
769                 n = get_node(cachep, slab_node);
770                 raw_spin_lock(&n->list_lock);
771                 free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
772                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
773                 slabs_destroy(cachep, &list);
774         }
775         return 1;
776 }
777
778 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
779 {
780         int slab_node = slab_nid(virt_to_slab(objp));
781         int node = numa_mem_id();
782         /*
783          * Make sure we are not freeing an object from another node to the array
784          * cache on this cpu.
785          */
786         if (likely(node == slab_node))
787                 return 0;
788
789         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, slab_node);
790 }
791
792 /*
793  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
794  * warn about failures.
795  */
796 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
797 {
798         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
799 }
800 #endif
801
802 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
803 {
804         struct kmem_cache_node *n;
805
806         /*
807          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
808          * begin anything. Make sure some other cpu on this
809          * node has not already allocated this
810          */
811         n = get_node(cachep, node);
812         if (n) {
813                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
814                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
815                                 cachep->num;
816                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
817
818                 return 0;
819         }
820
821         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
822         if (!n)
823                 return -ENOMEM;
824
825         kmem_cache_node_init(n);
826         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
827                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
828
829         n->free_limit =
830                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
831
832         /*
833          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
834          * come and go.  slab_mutex provides sufficient
835          * protection here.
836          */
837         cachep->node[node] = n;
838
839         return 0;
840 }
841
842 #if defined(CONFIG_NUMA) || defined(CONFIG_SMP)
843 /*
844  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
845  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
846  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
847  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodes are not replaced if
848  * already in use.
849  *
850  * Must hold slab_mutex.
851  */
852 static int init_cache_node_node(int node)
853 {
854         int ret;
855         struct kmem_cache *cachep;
856
857         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
858                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
859                 if (ret)
860                         return ret;
861         }
862
863         return 0;
864 }
865 #endif
866
867 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
868                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
869 {
870         int ret = -ENOMEM;
871         struct kmem_cache_node *n;
872         struct array_cache *old_shared = NULL;
873         struct array_cache *new_shared = NULL;
874         struct alien_cache **new_alien = NULL;
875         LIST_HEAD(list);
876
877         if (use_alien_caches) {
878                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
879                 if (!new_alien)
880                         goto fail;
881         }
882
883         if (cachep->shared) {
884                 new_shared = alloc_arraycache(node,
885                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
886                 if (!new_shared)
887                         goto fail;
888         }
889
890         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
891         if (ret)
892                 goto fail;
893
894         n = get_node(cachep, node);
895         raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
896         if (n->shared && force_change) {
897                 free_block(cachep, n->shared->entry,
898                                 n->shared->avail, node, &list);
899                 n->shared->avail = 0;
900         }
901
902         if (!n->shared || force_change) {
903                 old_shared = n->shared;
904                 n->shared = new_shared;
905                 new_shared = NULL;
906         }
907
908         if (!n->alien) {
909                 n->alien = new_alien;
910                 new_alien = NULL;
911         }
912
913         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
914         slabs_destroy(cachep, &list);
915
916         /*
917          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
918          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
919          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
920          * freed after synchronize_rcu().
921          */
922         if (old_shared && force_change)
923                 synchronize_rcu();
924
925 fail:
926         kfree(old_shared);
927         kfree(new_shared);
928         free_alien_cache(new_alien);
929
930         return ret;
931 }
932
933 #ifdef CONFIG_SMP
934
935 static void cpuup_canceled(long cpu)
936 {
937         struct kmem_cache *cachep;
938         struct kmem_cache_node *n = NULL;
939         int node = cpu_to_mem(cpu);
940         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
941
942         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
943                 struct array_cache *nc;
944                 struct array_cache *shared;
945                 struct alien_cache **alien;
946                 LIST_HEAD(list);
947
948                 n = get_node(cachep, node);
949                 if (!n)
950                         continue;
951
952                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
953
954                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
955                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
956
957                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
958                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
959                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
960                 nc->avail = 0;
961
962                 if (!cpumask_empty(mask)) {
963                         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
964                         goto free_slab;
965                 }
966
967                 shared = n->shared;
968                 if (shared) {
969                         free_block(cachep, shared->entry,
970                                    shared->avail, node, &list);
971                         n->shared = NULL;
972                 }
973
974                 alien = n->alien;
975                 n->alien = NULL;
976
977                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
978
979                 kfree(shared);
980                 if (alien) {
981                         drain_alien_cache(cachep, alien);
982                         free_alien_cache(alien);
983                 }
984
985 free_slab:
986                 slabs_destroy(cachep, &list);
987         }
988         /*
989          * In the previous loop, all the objects were freed to
990          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
991          * shrink each nodelist to its limit.
992          */
993         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
994                 n = get_node(cachep, node);
995                 if (!n)
996                         continue;
997                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
998         }
999 }
1000
1001 static int cpuup_prepare(long cpu)
1002 {
1003         struct kmem_cache *cachep;
1004         int node = cpu_to_mem(cpu);
1005         int err;
1006
1007         /*
1008          * We need to do this right in the beginning since
1009          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1010          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1011          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1012          */
1013         err = init_cache_node_node(node);
1014         if (err < 0)
1015                 goto bad;
1016
1017         /*
1018          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1019          * array caches
1020          */
1021         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1022                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1023                 if (err)
1024                         goto bad;
1025         }
1026
1027         return 0;
1028 bad:
1029         cpuup_canceled(cpu);
1030         return -ENOMEM;
1031 }
1032
1033 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1034 {
1035         int err;
1036
1037         mutex_lock(&slab_mutex);
1038         err = cpuup_prepare(cpu);
1039         mutex_unlock(&slab_mutex);
1040         return err;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1045  * offline.
1046  *
1047  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1048  * kmem_cache_node of any cache. This is to avoid a race between cpu_down, and
1049  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1050  * the cpu going down.  The kmem_cache_node structure is usually allocated from
1051  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1052  */
1053 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1054 {
1055         mutex_lock(&slab_mutex);
1056         cpuup_canceled(cpu);
1057         mutex_unlock(&slab_mutex);
1058         return 0;
1059 }
1060 #endif
1061
1062 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1063 {
1064         start_cpu_timer(cpu);
1065         return 0;
1066 }
1067
1068 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1069 {
1070         /*
1071          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1072          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1073          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1074          * timer.
1075          */
1076         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1077         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1078         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 #if defined(CONFIG_NUMA)
1083 /*
1084  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1085  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1086  * removed.
1087  *
1088  * Must hold slab_mutex.
1089  */
1090 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1091 {
1092         struct kmem_cache *cachep;
1093         int ret = 0;
1094
1095         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1096                 struct kmem_cache_node *n;
1097
1098                 n = get_node(cachep, node);
1099                 if (!n)
1100                         continue;
1101
1102                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1103
1104                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1105                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1106                         ret = -EBUSY;
1107                         break;
1108                 }
1109         }
1110         return ret;
1111 }
1112
1113 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1114                                         unsigned long action, void *arg)
1115 {
1116         struct memory_notify *mnb = arg;
1117         int ret = 0;
1118         int nid;
1119
1120         nid = mnb->status_change_nid;
1121         if (nid < 0)
1122                 goto out;
1123
1124         switch (action) {
1125         case MEM_GOING_ONLINE:
1126                 mutex_lock(&slab_mutex);
1127                 ret = init_cache_node_node(nid);
1128                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1129                 break;
1130         case MEM_GOING_OFFLINE:
1131                 mutex_lock(&slab_mutex);
1132                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1133                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1134                 break;
1135         case MEM_ONLINE:
1136         case MEM_OFFLINE:
1137         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1138         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1139                 break;
1140         }
1141 out:
1142         return notifier_from_errno(ret);
1143 }
1144 #endif /* CONFIG_NUMA */
1145
1146 /*
1147  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1148  */
1149 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1150                                 int nodeid)
1151 {
1152         struct kmem_cache_node *ptr;
1153
1154         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1155         BUG_ON(!ptr);
1156
1157         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1158         /*
1159          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1160          */
1161         raw_spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1162
1163         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1164         cachep->node[nodeid] = ptr;
1165 }
1166
1167 /*
1168  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1169  * size of kmem_cache_node.
1170  */
1171 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1172 {
1173         int node;
1174
1175         for_each_online_node(node) {
1176                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1177                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1178                     REAPTIMEOUT_NODE +
1179                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1180         }
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1185  * before smp_init().
1186  */
1187 void __init kmem_cache_init(void)
1188 {
1189         int i;
1190
1191         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1192
1193         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1194                 use_alien_caches = 0;
1195
1196         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1197                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1198
1199         /*
1200          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1201          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1202          * not overridden on the command line.
1203          */
1204         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1205                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1206
1207         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1208          * from caches that do not exist yet:
1209          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1210          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1211          *    kmem_cache is statically allocated.
1212          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1213          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1214          *    array at the end of the bootstrap.
1215          * 2) Create the first kmalloc cache.
1216          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1217          *    An __init data area is used for the head array.
1218          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1219          *    head arrays.
1220          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1221          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1222          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1223          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1224          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1225          */
1226
1227         /* 1) create the kmem_cache */
1228
1229         /*
1230          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1231          */
1232         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1233                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1234                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1235                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1236         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1237         slab_state = PARTIAL;
1238
1239         /*
1240          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1241          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1242          */
1243         new_kmalloc_cache(INDEX_NODE, KMALLOC_NORMAL, ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1244         slab_state = PARTIAL_NODE;
1245         setup_kmalloc_cache_index_table();
1246
1247         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1248         {
1249                 int nid;
1250
1251                 for_each_online_node(nid) {
1252                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1253
1254                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1255                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1256                 }
1257         }
1258
1259         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1260 }
1261
1262 void __init kmem_cache_init_late(void)
1263 {
1264         struct kmem_cache *cachep;
1265
1266         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1267         mutex_lock(&slab_mutex);
1268         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1269                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1270                         BUG();
1271         mutex_unlock(&slab_mutex);
1272
1273         /* Done! */
1274         slab_state = FULL;
1275
1276 #ifdef CONFIG_NUMA
1277         /*
1278          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1279          * node.
1280          */
1281         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1282 #endif
1283
1284         /*
1285          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1286          * of the kernel is not yet operational.
1287          */
1288 }
1289
1290 static int __init cpucache_init(void)
1291 {
1292         int ret;
1293
1294         /*
1295          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1296          */
1297         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1298                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1299         WARN_ON(ret < 0);
1300
1301         return 0;
1302 }
1303 __initcall(cpucache_init);
1304
1305 static noinline void
1306 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1307 {
1308 #if DEBUG
1309         struct kmem_cache_node *n;
1310         unsigned long flags;
1311         int node;
1312         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1313                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1314
1315         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1316                 return;
1317
1318         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1319                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1320         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1321                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1322
1323         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1324                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1325
1326                 raw_spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1327                 total_slabs = n->total_slabs;
1328                 free_slabs = n->free_slabs;
1329                 free_objs = n->free_objects;
1330                 raw_spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1331
1332                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1333                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1334                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1335                         total_slabs * cachep->num);
1336         }
1337 #endif
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1342  * kmem_cache_node ->list_lock.
1343  *
1344  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1345  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1346  * would be relatively rare and ignorable.
1347  */
1348 static struct slab *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1349                                                                 int nodeid)
1350 {
1351         struct folio *folio;
1352         struct slab *slab;
1353
1354         flags |= cachep->allocflags;
1355
1356         folio = (struct folio *) __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1357         if (!folio) {
1358                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1359                 return NULL;
1360         }
1361
1362         slab = folio_slab(folio);
1363
1364         account_slab(slab, cachep->gfporder, cachep, flags);
1365         __folio_set_slab(folio);
1366         /* Make the flag visible before any changes to folio->mapping */
1367         smp_wmb();
1368         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1369         if (sk_memalloc_socks() && folio_is_pfmemalloc(folio))
1370                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1371
1372         return slab;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * Interface to system's page release.
1377  */
1378 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1379 {
1380         int order = cachep->gfporder;
1381         struct folio *folio = slab_folio(slab);
1382
1383         BUG_ON(!folio_test_slab(folio));
1384         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
1385         page_mapcount_reset(&folio->page);
1386         folio->mapping = NULL;
1387         /* Make the mapping reset visible before clearing the flag */
1388         smp_wmb();
1389         __folio_clear_slab(folio);
1390
1391         mm_account_reclaimed_pages(1 << order);
1392         unaccount_slab(slab, order, cachep);
1393         __free_pages(&folio->page, order);
1394 }
1395
1396 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1397 {
1398         struct kmem_cache *cachep;
1399         struct slab *slab;
1400
1401         slab = container_of(head, struct slab, rcu_head);
1402         cachep = slab->slab_cache;
1403
1404         kmem_freepages(cachep, slab);
1405 }
1406
1407 #if DEBUG
1408 static inline bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1409 {
1410         return debug_pagealloc_enabled_static() && OFF_SLAB(cachep) &&
1411                         ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0);
1412 }
1413
1414 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1415 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int map)
1416 {
1417         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1418                 return;
1419
1420         __kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1421 }
1422
1423 #else
1424 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1425                                 int map) {}
1426
1427 #endif
1428
1429 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1430 {
1431         int size = cachep->object_size;
1432         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1433
1434         memset(addr, val, size);
1435         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1436 }
1437
1438 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1439 {
1440         int i;
1441         unsigned char error = 0;
1442         int bad_count = 0;
1443
1444         pr_err("%03x: ", offset);
1445         for (i = 0; i < limit; i++) {
1446                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1447                         error = data[offset + i];
1448                         bad_count++;
1449                 }
1450         }
1451         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1452                         &data[offset], limit, 1);
1453
1454         if (bad_count == 1) {
1455                 error ^= POISON_FREE;
1456                 if (!(error & (error - 1))) {
1457                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1458 #ifdef CONFIG_X86
1459                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1460 #else
1461                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1462 #endif
1463                 }
1464         }
1465 }
1466 #endif
1467
1468 #if DEBUG
1469
1470 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1471 {
1472         int i, size;
1473         char *realobj;
1474
1475         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1476                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1477                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1478                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1479         }
1480
1481         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1482                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1483         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1484         size = cachep->object_size;
1485         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1486                 int limit;
1487                 limit = 16;
1488                 if (i + limit > size)
1489                         limit = size - i;
1490                 dump_line(realobj, i, limit);
1491         }
1492 }
1493
1494 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1495 {
1496         char *realobj;
1497         int size, i;
1498         int lines = 0;
1499
1500         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1501                 return;
1502
1503         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1504         size = cachep->object_size;
1505
1506         for (i = 0; i < size; i++) {
1507                 char exp = POISON_FREE;
1508                 if (i == size - 1)
1509                         exp = POISON_END;
1510                 if (realobj[i] != exp) {
1511                         int limit;
1512                         /* Mismatch ! */
1513                         /* Print header */
1514                         if (lines == 0) {
1515                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1516                                        print_tainted(), cachep->name,
1517                                        realobj, size);
1518                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1519                         }
1520                         /* Hexdump the affected line */
1521                         i = (i / 16) * 16;
1522                         limit = 16;
1523                         if (i + limit > size)
1524                                 limit = size - i;
1525                         dump_line(realobj, i, limit);
1526                         i += 16;
1527                         lines++;
1528                         /* Limit to 5 lines */
1529                         if (lines > 5)
1530                                 break;
1531                 }
1532         }
1533         if (lines != 0) {
1534                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1535                  * exist:
1536                  */
1537                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
1538                 unsigned int objnr;
1539
1540                 objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
1541                 if (objnr) {
1542                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr - 1);
1543                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1544                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1545                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1546                 }
1547                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1548                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr + 1);
1549                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1550                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1551                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1552                 }
1553         }
1554 }
1555 #endif
1556
1557 #if DEBUG
1558 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1559                                                 struct slab *slab)
1560 {
1561         int i;
1562
1563         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1564                 poison_obj(cachep, slab->freelist - obj_offset(cachep),
1565                         POISON_FREE);
1566         }
1567
1568         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1569                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
1570
1571                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1572                         check_poison_obj(cachep, objp);
1573                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
1574                 }
1575                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1576                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1577                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1578                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1579                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1580                 }
1581         }
1582 }
1583 #else
1584 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1585                                                 struct slab *slab)
1586 {
1587 }
1588 #endif
1589
1590 /**
1591  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1592  * @cachep: cache pointer being destroyed
1593  * @slab: slab being destroyed
1594  *
1595  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1596  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache. The
1597  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1598  */
1599 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1600 {
1601         void *freelist;
1602
1603         freelist = slab->freelist;
1604         slab_destroy_debugcheck(cachep, slab);
1605         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1606                 call_rcu(&slab->rcu_head, kmem_rcu_free);
1607         else
1608                 kmem_freepages(cachep, slab);
1609
1610         /*
1611          * From now on, we don't use freelist
1612          * although actual page can be freed in rcu context
1613          */
1614         if (OFF_SLAB(cachep))
1615                 kfree(freelist);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Update the size of the caches before calling slabs_destroy as it may
1620  * recursively call kfree.
1621  */
1622 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1623 {
1624         struct slab *slab, *n;
1625
1626         list_for_each_entry_safe(slab, n, list, slab_list) {
1627                 list_del(&slab->slab_list);
1628                 slab_destroy(cachep, slab);
1629         }
1630 }
1631
1632 /**
1633  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1634  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1635  * @size: size of objects to be created in this cache.
1636  * @flags: slab allocation flags
1637  *
1638  * Also calculates the number of objects per slab.
1639  *
1640  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1641  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1642  * towards high-order requests, this should be changed.
1643  *
1644  * Return: number of left-over bytes in a slab
1645  */
1646 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1647                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1648 {
1649         size_t left_over = 0;
1650         int gfporder;
1651
1652         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1653                 unsigned int num;
1654                 size_t remainder;
1655
1656                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1657                 if (!num)
1658                         continue;
1659
1660                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1661                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1662                         break;
1663
1664                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1665                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1666                         size_t freelist_size;
1667                         size_t freelist_cache_size;
1668
1669                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1670                         if (freelist_size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE) {
1671                                 freelist_cache_size = PAGE_SIZE << get_order(freelist_size);
1672                         } else {
1673                                 freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u, _RET_IP_);
1674                                 if (!freelist_cache)
1675                                         continue;
1676                                 freelist_cache_size = freelist_cache->size;
1677
1678                                 /*
1679                                  * Needed to avoid possible looping condition
1680                                  * in cache_grow_begin()
1681                                  */
1682                                 if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1683                                         continue;
1684                         }
1685
1686                         /* check if off slab has enough benefit */
1687                         if (freelist_cache_size > cachep->size / 2)
1688                                 continue;
1689                 }
1690
1691                 /* Found something acceptable - save it away */
1692                 cachep->num = num;
1693                 cachep->gfporder = gfporder;
1694                 left_over = remainder;
1695
1696                 /*
1697                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1698                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1699                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1700                  */
1701                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1702                         break;
1703
1704                 /*
1705                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1706                  * currently bad for the gfp()s.
1707                  */
1708                 if (gfporder >= slab_max_order)
1709                         break;
1710
1711                 /*
1712                  * Acceptable internal fragmentation?
1713                  */
1714                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1715                         break;
1716         }
1717         return left_over;
1718 }
1719
1720 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1721                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1722 {
1723         int cpu;
1724         size_t size;
1725         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1726
1727         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1728         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1729
1730         if (!cpu_cache)
1731                 return NULL;
1732
1733         for_each_possible_cpu(cpu) {
1734                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1735                                 entries, batchcount);
1736         }
1737
1738         return cpu_cache;
1739 }
1740
1741 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1742 {
1743         if (slab_state >= FULL)
1744                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1745
1746         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1747         if (!cachep->cpu_cache)
1748                 return 1;
1749
1750         if (slab_state == DOWN) {
1751                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1752                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1753         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1754                 /* For kmem_cache_node */
1755                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1756         } else {
1757                 int node;
1758
1759                 for_each_online_node(node) {
1760                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1761                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1762                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1763                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1764                 }
1765         }
1766
1767         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1768                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1769                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1770
1771         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1772         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1773         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1774         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1775         cachep->batchcount = 1;
1776         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1781         slab_flags_t flags, const char *name)
1782 {
1783         return flags;
1784 }
1785
1786 struct kmem_cache *
1787 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1788                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1789 {
1790         struct kmem_cache *cachep;
1791
1792         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1793         if (cachep) {
1794                 cachep->refcount++;
1795
1796                 /*
1797                  * Adjust the object sizes so that we clear
1798                  * the complete object on kzalloc.
1799                  */
1800                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1801         }
1802         return cachep;
1803 }
1804
1805 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1806                         size_t size, slab_flags_t flags)
1807 {
1808         size_t left;
1809
1810         cachep->num = 0;
1811
1812         /*
1813          * If slab auto-initialization on free is enabled, store the freelist
1814          * off-slab, so that its contents don't end up in one of the allocated
1815          * objects.
1816          */
1817         if (unlikely(slab_want_init_on_free(cachep)))
1818                 return false;
1819
1820         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1821                 return false;
1822
1823         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1824                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1825         if (!cachep->num)
1826                 return false;
1827
1828         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1829                 return false;
1830
1831         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1832
1833         return true;
1834 }
1835
1836 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1837                         size_t size, slab_flags_t flags)
1838 {
1839         size_t left;
1840
1841         cachep->num = 0;
1842
1843         /*
1844          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1845          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1846          */
1847         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1848                 return false;
1849
1850         /*
1851          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1852          * off-slab (should allow better packing of objs).
1853          */
1854         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1855         if (!cachep->num)
1856                 return false;
1857
1858         /*
1859          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1860          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1861          */
1862         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1863                 return false;
1864
1865         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1866
1867         return true;
1868 }
1869
1870 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1871                         size_t size, slab_flags_t flags)
1872 {
1873         size_t left;
1874
1875         cachep->num = 0;
1876
1877         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1878         if (!cachep->num)
1879                 return false;
1880
1881         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1882
1883         return true;
1884 }
1885
1886 /*
1887  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1888  * @cachep: cache management descriptor
1889  * @flags: SLAB flags
1890  *
1891  * Returns zero on success, nonzero on failure.
1892  *
1893  * The flags are
1894  *
1895  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1896  * to catch references to uninitialised memory.
1897  *
1898  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1899  * for buffer overruns.
1900  *
1901  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1902  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1903  * as davem.
1904  */
1905 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1906 {
1907         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1908         gfp_t gfp;
1909         int err;
1910         unsigned int size = cachep->size;
1911
1912 #if DEBUG
1913 #if FORCED_DEBUG
1914         /*
1915          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1916          * large objects, if the increased size would increase the object size
1917          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1918          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1919          */
1920         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1921                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1922                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1923         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1924                 flags |= SLAB_POISON;
1925 #endif
1926 #endif
1927
1928         /*
1929          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1930          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1931          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1932          */
1933         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1934
1935         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1936                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1937                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1938                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1939                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1940         }
1941
1942         /* 3) caller mandated alignment */
1943         if (ralign < cachep->align) {
1944                 ralign = cachep->align;
1945         }
1946         /* disable debug if necessary */
1947         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1948                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1949         /*
1950          * 4) Store it.
1951          */
1952         cachep->align = ralign;
1953         cachep->colour_off = cache_line_size();
1954         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1955         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1956                 cachep->colour_off = cachep->align;
1957
1958         if (slab_is_available())
1959                 gfp = GFP_KERNEL;
1960         else
1961                 gfp = GFP_NOWAIT;
1962
1963 #if DEBUG
1964
1965         /*
1966          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
1967          * into align above.
1968          */
1969         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1970                 /* add space for red zone words */
1971                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
1972                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
1973         }
1974         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
1975                 /* user store requires one word storage behind the end of
1976                  * the real object. But if the second red zone needs to be
1977                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
1978                  */
1979                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
1980                         size += REDZONE_ALIGN;
1981                 else
1982                         size += BYTES_PER_WORD;
1983         }
1984 #endif
1985
1986         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
1987
1988         size = ALIGN(size, cachep->align);
1989         /*
1990          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
1991          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
1992          */
1993         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
1994                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
1995
1996 #if DEBUG
1997         /*
1998          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
1999          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2000          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2001          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2002          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2003          */
2004         if (debug_pagealloc_enabled_static() && (flags & SLAB_POISON) &&
2005                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2006                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2007                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2008
2009                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2010                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2011                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2012                                 size = tmp_size;
2013                                 goto done;
2014                         }
2015                 }
2016         }
2017 #endif
2018
2019         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2020                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2021                 goto done;
2022         }
2023
2024         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2025                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2026                 goto done;
2027         }
2028
2029         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2030                 goto done;
2031
2032         return -E2BIG;
2033
2034 done:
2035         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2036         cachep->flags = flags;
2037         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2038         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2039                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2040         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2041                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2042         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2043                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2044         cachep->size = size;
2045         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2046
2047 #if DEBUG
2048         /*
2049          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2050          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2051          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2052          */
2053         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2054                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2055                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2056                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2057 #endif
2058
2059         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2060         if (err) {
2061                 __kmem_cache_release(cachep);
2062                 return err;
2063         }
2064
2065         return 0;
2066 }
2067
2068 #if DEBUG
2069 static void check_irq_off(void)
2070 {
2071         BUG_ON(!irqs_disabled());
2072 }
2073
2074 static void check_irq_on(void)
2075 {
2076         BUG_ON(irqs_disabled());
2077 }
2078
2079 static void check_mutex_acquired(void)
2080 {
2081         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2082 }
2083
2084 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2085 {
2086 #ifdef CONFIG_SMP
2087         check_irq_off();
2088         assert_raw_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2089 #endif
2090 }
2091
2092 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2093 {
2094 #ifdef CONFIG_SMP
2095         check_irq_off();
2096         assert_raw_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2097 #endif
2098 }
2099
2100 #else
2101 #define check_irq_off() do { } while(0)
2102 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2103 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2104 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2105 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2106 #endif
2107
2108 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2109                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2110 {
2111         int tofree;
2112
2113         if (!ac || !ac->avail)
2114                 return;
2115
2116         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2117         if (tofree > ac->avail)
2118                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2119
2120         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2121         ac->avail -= tofree;
2122         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2123 }
2124
2125 static void do_drain(void *arg)
2126 {
2127         struct kmem_cache *cachep = arg;
2128         struct array_cache *ac;
2129         int node = numa_mem_id();
2130         struct kmem_cache_node *n;
2131         LIST_HEAD(list);
2132
2133         check_irq_off();
2134         ac = cpu_cache_get(cachep);
2135         n = get_node(cachep, node);
2136         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2137         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2138         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2139         ac->avail = 0;
2140         slabs_destroy(cachep, &list);
2141 }
2142
2143 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2144 {
2145         struct kmem_cache_node *n;
2146         int node;
2147         LIST_HEAD(list);
2148
2149         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2150         check_irq_on();
2151         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2152                 if (n->alien)
2153                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2154
2155         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2156                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
2157                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2158                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2159
2160                 slabs_destroy(cachep, &list);
2161         }
2162 }
2163
2164 /*
2165  * Remove slabs from the list of free slabs.
2166  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2167  *
2168  * Returns the actual number of slabs released.
2169  */
2170 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2171                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2172 {
2173         struct list_head *p;
2174         int nr_freed;
2175         struct slab *slab;
2176
2177         nr_freed = 0;
2178         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2179
2180                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
2181                 p = n->slabs_free.prev;
2182                 if (p == &n->slabs_free) {
2183                         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2184                         goto out;
2185                 }
2186
2187                 slab = list_entry(p, struct slab, slab_list);
2188                 list_del(&slab->slab_list);
2189                 n->free_slabs--;
2190                 n->total_slabs--;
2191                 /*
2192                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2193                  * to the cache.
2194                  */
2195                 n->free_objects -= cache->num;
2196                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2197                 slab_destroy(cache, slab);
2198                 nr_freed++;
2199
2200                 cond_resched();
2201         }
2202 out:
2203         return nr_freed;
2204 }
2205
2206 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2207 {
2208         int node;
2209         struct kmem_cache_node *n;
2210
2211         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2212                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2213                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2214                         return false;
2215         return true;
2216 }
2217
2218 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2219 {
2220         int ret = 0;
2221         int node;
2222         struct kmem_cache_node *n;
2223
2224         drain_cpu_caches(cachep);
2225
2226         check_irq_on();
2227         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2228                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2229
2230                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2231                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2232         }
2233         return (ret ? 1 : 0);
2234 }
2235
2236 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2237 {
2238         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2239 }
2240
2241 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2242 {
2243         int i;
2244         struct kmem_cache_node *n;
2245
2246         cache_random_seq_destroy(cachep);
2247
2248         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2249
2250         /* NUMA: free the node structures */
2251         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2252                 kfree(n->shared);
2253                 free_alien_cache(n->alien);
2254                 kfree(n);
2255                 cachep->node[i] = NULL;
2256         }
2257 }
2258
2259 /*
2260  * Get the memory for a slab management obj.
2261  *
2262  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2263  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2264  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2265  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2266  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2267  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the desired-size one.
2268  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2269  *
2270  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2271  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2272  */
2273 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2274                                    struct slab *slab, int colour_off,
2275                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2276 {
2277         void *freelist;
2278         void *addr = slab_address(slab);
2279
2280         slab->s_mem = addr + colour_off;
2281         slab->active = 0;
2282
2283         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2284                 freelist = NULL;
2285         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2286                 /* Slab management obj is off-slab. */
2287                 freelist = kmalloc_node(cachep->freelist_size,
2288                                               local_flags, nodeid);
2289         } else {
2290                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2291                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2292                                 cachep->freelist_size;
2293         }
2294
2295         return freelist;
2296 }
2297
2298 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct slab *slab, unsigned int idx)
2299 {
2300         return ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[idx];
2301 }
2302
2303 static inline void set_free_obj(struct slab *slab,
2304                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2305 {
2306         ((freelist_idx_t *)(slab->freelist))[idx] = val;
2307 }
2308
2309 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2310 {
2311 #if DEBUG
2312         int i;
2313
2314         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2315                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2316
2317                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2318                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2319
2320                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2321                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2322                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2323                 }
2324                 /*
2325                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2326                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2327                  * They must also be threaded.
2328                  */
2329                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2330                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2331                                                    objp + obj_offset(cachep));
2332                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2333                         kasan_poison_object_data(
2334                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2335                 }
2336
2337                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2338                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2339                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2340                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2341                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2342                 }
2343                 /* need to poison the objs? */
2344                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2345                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2346                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2347                 }
2348         }
2349 #endif
2350 }
2351
2352 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2353 /* Hold information during a freelist initialization */
2354 struct freelist_init_state {
2355         unsigned int pos;
2356         unsigned int *list;
2357         unsigned int count;
2358 };
2359
2360 /*
2361  * Initialize the state based on the randomization method available.
2362  * return true if the pre-computed list is available, false otherwise.
2363  */
2364 static bool freelist_state_initialize(struct freelist_init_state *state,
2365                                 struct kmem_cache *cachep,
2366                                 unsigned int count)
2367 {
2368         bool ret;
2369         if (!cachep->random_seq) {
2370                 ret = false;
2371         } else {
2372                 state->list = cachep->random_seq;
2373                 state->count = count;
2374                 state->pos = get_random_u32_below(count);
2375                 ret = true;
2376         }
2377         return ret;
2378 }
2379
2380 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2381 static freelist_idx_t next_random_slot(struct freelist_init_state *state)
2382 {
2383         if (state->pos >= state->count)
2384                 state->pos = 0;
2385         return state->list[state->pos++];
2386 }
2387
2388 /* Swap two freelist entries */
2389 static void swap_free_obj(struct slab *slab, unsigned int a, unsigned int b)
2390 {
2391         swap(((freelist_idx_t *) slab->freelist)[a],
2392                 ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[b]);
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2397  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2398  */
2399 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2400 {
2401         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2402         struct freelist_init_state state;
2403         bool precomputed;
2404
2405         if (count < 2)
2406                 return false;
2407
2408         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2409
2410         /* Take a random entry as the objfreelist */
2411         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2412                 if (!precomputed)
2413                         objfreelist = count - 1;
2414                 else
2415                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2416                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, objfreelist) +
2417                                                 obj_offset(cachep);
2418                 count--;
2419         }
2420
2421         /*
2422          * On early boot, generate the list dynamically.
2423          * Later use a pre-computed list for speed.
2424          */
2425         if (!precomputed) {
2426                 for (i = 0; i < count; i++)
2427                         set_free_obj(slab, i, i);
2428
2429                 /* Fisher-Yates shuffle */
2430                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2431                         rand = get_random_u32_below(i + 1);
2432                         swap_free_obj(slab, i, rand);
2433                 }
2434         } else {
2435                 for (i = 0; i < count; i++)
2436                         set_free_obj(slab, i, next_random_slot(&state));
2437         }
2438
2439         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2440                 set_free_obj(slab, cachep->num - 1, objfreelist);
2441
2442         return true;
2443 }
2444 #else
2445 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2446                                 struct slab *slab)
2447 {
2448         return false;
2449 }
2450 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2451
2452 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2453                             struct slab *slab)
2454 {
2455         int i;
2456         void *objp;
2457         bool shuffled;
2458
2459         cache_init_objs_debug(cachep, slab);
2460
2461         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2462         shuffled = shuffle_freelist(cachep, slab);
2463
2464         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2465                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, cachep->num - 1) +
2466                                                 obj_offset(cachep);
2467         }
2468
2469         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2470                 objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2471                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2472
2473                 /* constructor could break poison info */
2474                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2475                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2476                         cachep->ctor(objp);
2477                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2478                 }
2479
2480                 if (!shuffled)
2481                         set_free_obj(slab, i, i);
2482         }
2483 }
2484
2485 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2486 {
2487         void *objp;
2488
2489         objp = index_to_obj(cachep, slab, get_free_obj(slab, slab->active));
2490         slab->active++;
2491
2492         return objp;
2493 }
2494
2495 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2496                         struct slab *slab, void *objp)
2497 {
2498         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2499 #if DEBUG
2500         unsigned int i;
2501
2502         /* Verify double free bug */
2503         for (i = slab->active; i < cachep->num; i++) {
2504                 if (get_free_obj(slab, i) == objnr) {
2505                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2506                                cachep->name, objp);
2507                         BUG();
2508                 }
2509         }
2510 #endif
2511         slab->active--;
2512         if (!slab->freelist)
2513                 slab->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2514
2515         set_free_obj(slab, slab->active, objnr);
2516 }
2517
2518 /*
2519  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2520  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2521  */
2522 static struct slab *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2523                                 gfp_t flags, int nodeid)
2524 {
2525         void *freelist;
2526         size_t offset;
2527         gfp_t local_flags;
2528         int slab_node;
2529         struct kmem_cache_node *n;
2530         struct slab *slab;
2531
2532         /*
2533          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2534          * critical path in kmem_cache_alloc().
2535          */
2536         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2537                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2538
2539         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2540         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2541
2542         check_irq_off();
2543         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2544                 local_irq_enable();
2545
2546         /*
2547          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2548          * 'nodeid'.
2549          */
2550         slab = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2551         if (!slab)
2552                 goto failed;
2553
2554         slab_node = slab_nid(slab);
2555         n = get_node(cachep, slab_node);
2556
2557         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2558         n->colour_next++;
2559         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2560                 n->colour_next = 0;
2561
2562         offset = n->colour_next;
2563         if (offset >= cachep->colour)
2564                 offset = 0;
2565
2566         offset *= cachep->colour_off;
2567
2568         /*
2569          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2570          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2571          * as it should be for slab pages.
2572          */
2573         kasan_poison_slab(slab);
2574
2575         /* Get slab management. */
2576         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, slab, offset,
2577                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, slab_node);
2578         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2579                 goto opps1;
2580
2581         slab->slab_cache = cachep;
2582         slab->freelist = freelist;
2583
2584         cache_init_objs(cachep, slab);
2585
2586         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2587                 local_irq_disable();
2588
2589         return slab;
2590
2591 opps1:
2592         kmem_freepages(cachep, slab);
2593 failed:
2594         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2595                 local_irq_disable();
2596         return NULL;
2597 }
2598
2599 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2600 {
2601         struct kmem_cache_node *n;
2602         void *list = NULL;
2603
2604         check_irq_off();
2605
2606         if (!slab)
2607                 return;
2608
2609         INIT_LIST_HEAD(&slab->slab_list);
2610         n = get_node(cachep, slab_nid(slab));
2611
2612         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2613         n->total_slabs++;
2614         if (!slab->active) {
2615                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2616                 n->free_slabs++;
2617         } else
2618                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2619
2620         STATS_INC_GROWN(cachep);
2621         n->free_objects += cachep->num - slab->active;
2622         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2623
2624         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2625 }
2626
2627 #if DEBUG
2628
2629 /*
2630  * Perform extra freeing checks:
2631  * - detect bad pointers.
2632  * - POISON/RED_ZONE checking
2633  */
2634 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2635 {
2636         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2637                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2638                        (unsigned long)objp);
2639                 BUG();
2640         }
2641 }
2642
2643 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2644 {
2645         unsigned long long redzone1, redzone2;
2646
2647         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2648         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2649
2650         /*
2651          * Redzone is ok.
2652          */
2653         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2654                 return;
2655
2656         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2657                 slab_error(cache, "double free detected");
2658         else
2659                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2660
2661         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2662                obj, redzone1, redzone2);
2663 }
2664
2665 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2666                                    unsigned long caller)
2667 {
2668         unsigned int objnr;
2669         struct slab *slab;
2670
2671         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2672
2673         objp -= obj_offset(cachep);
2674         kfree_debugcheck(objp);
2675         slab = virt_to_slab(objp);
2676
2677         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2678                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2679                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2680                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2681         }
2682         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2683                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2684
2685         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2686
2687         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2688         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slab, objnr));
2689
2690         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2691                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2692                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2693         }
2694         return objp;
2695 }
2696
2697 #else
2698 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2699 #define cache_free_debugcheck(x, objp, z) (objp)
2700 #endif
2701
2702 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2703                                                 void **list)
2704 {
2705 #if DEBUG
2706         void *next = *list;
2707         void *objp;
2708
2709         while (next) {
2710                 objp = next - obj_offset(cachep);
2711                 next = *(void **)next;
2712                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2713         }
2714 #endif
2715 }
2716
2717 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2718                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2719                                 void **list)
2720 {
2721         /* move slabp to correct slabp list: */
2722         list_del(&slab->slab_list);
2723         if (slab->active == cachep->num) {
2724                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_full);
2725                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2726 #if DEBUG
2727                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2728                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2729                                 void **objp = slab->freelist;
2730
2731                                 *objp = *list;
2732                                 *list = objp;
2733                         }
2734 #endif
2735                         slab->freelist = NULL;
2736                 }
2737         } else
2738                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2739 }
2740
2741 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2742 static noinline struct slab *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2743                                         struct slab *slab, bool pfmemalloc)
2744 {
2745         if (!slab)
2746                 return NULL;
2747
2748         if (pfmemalloc)
2749                 return slab;
2750
2751         if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2752                 return slab;
2753
2754         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2755         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2756                 slab_clear_pfmemalloc(slab);
2757                 return slab;
2758         }
2759
2760         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2761         list_del(&slab->slab_list);
2762         if (!slab->active) {
2763                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2764                 n->free_slabs++;
2765         } else
2766                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2767
2768         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_partial, slab_list) {
2769                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2770                         return slab;
2771         }
2772
2773         n->free_touched = 1;
2774         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
2775                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab)) {
2776                         n->free_slabs--;
2777                         return slab;
2778                 }
2779         }
2780
2781         return NULL;
2782 }
2783
2784 static struct slab *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2785 {
2786         struct slab *slab;
2787
2788         assert_raw_spin_locked(&n->list_lock);
2789         slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct slab,
2790                                         slab_list);
2791         if (!slab) {
2792                 n->free_touched = 1;
2793                 slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct slab,
2794                                                 slab_list);
2795                 if (slab)
2796                         n->free_slabs--;
2797         }
2798
2799         if (sk_memalloc_socks())
2800                 slab = get_valid_first_slab(n, slab, pfmemalloc);
2801
2802         return slab;
2803 }
2804
2805 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2806                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2807 {
2808         struct slab *slab;
2809         void *obj;
2810         void *list = NULL;
2811
2812         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2813                 return NULL;
2814
2815         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2816         slab = get_first_slab(n, true);
2817         if (!slab) {
2818                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2819                 return NULL;
2820         }
2821
2822         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
2823         n->free_objects--;
2824
2825         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2826
2827         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2828         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2829
2830         return obj;
2831 }
2832
2833 /*
2834  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2835  * or cache_grow_end() for new slab
2836  */
2837 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2838                 struct array_cache *ac, struct slab *slab, int batchcount)
2839 {
2840         /*
2841          * There must be at least one object available for
2842          * allocation.
2843          */
2844         BUG_ON(slab->active >= cachep->num);
2845
2846         while (slab->active < cachep->num && batchcount--) {
2847                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2848                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2849                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2850
2851                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slab);
2852         }
2853
2854         return batchcount;
2855 }
2856
2857 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2858 {
2859         int batchcount;
2860         struct kmem_cache_node *n;
2861         struct array_cache *ac, *shared;
2862         int node;
2863         void *list = NULL;
2864         struct slab *slab;
2865
2866         check_irq_off();
2867         node = numa_mem_id();
2868
2869         ac = cpu_cache_get(cachep);
2870         batchcount = ac->batchcount;
2871         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2872                 /*
2873                  * If there was little recent activity on this cache, then
2874                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2875                  * refill bouncing.
2876                  */
2877                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2878         }
2879         n = get_node(cachep, node);
2880
2881         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2882         shared = READ_ONCE(n->shared);
2883         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2884                 goto direct_grow;
2885
2886         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2887         shared = READ_ONCE(n->shared);
2888
2889         /* See if we can refill from the shared array */
2890         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2891                 shared->touched = 1;
2892                 goto alloc_done;
2893         }
2894
2895         while (batchcount > 0) {
2896                 /* Get slab alloc is to come from. */
2897                 slab = get_first_slab(n, false);
2898                 if (!slab)
2899                         goto must_grow;
2900
2901                 check_spinlock_acquired(cachep);
2902
2903                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2904                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2905         }
2906
2907 must_grow:
2908         n->free_objects -= ac->avail;
2909 alloc_done:
2910         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2911         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2912
2913 direct_grow:
2914         if (unlikely(!ac->avail)) {
2915                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
2916                 if (sk_memalloc_socks()) {
2917                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
2918
2919                         if (obj)
2920                                 return obj;
2921                 }
2922
2923                 slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
2924
2925                 /*
2926                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
2927                  * then ac could change.
2928                  */
2929                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2930                 if (!ac->avail && slab)
2931                         alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2932                 cache_grow_end(cachep, slab);
2933
2934                 if (!ac->avail)
2935                         return NULL;
2936         }
2937         ac->touched = 1;
2938
2939         return ac->entry[--ac->avail];
2940 }
2941
2942 #if DEBUG
2943 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2944                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2945 {
2946         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2947         if (!objp || is_kfence_address(objp))
2948                 return objp;
2949         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2950                 check_poison_obj(cachep, objp);
2951                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
2952                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2953         }
2954         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2955                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2956
2957         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2958                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2959                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2960                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
2961                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2962                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2963                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2964                 }
2965                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2966                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2967         }
2968
2969         objp += obj_offset(cachep);
2970         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
2971                 cachep->ctor(objp);
2972         if ((unsigned long)objp & (arch_slab_minalign() - 1)) {
2973                 pr_err("0x%px: not aligned to arch_slab_minalign()=%u\n", objp,
2974                        arch_slab_minalign());
2975         }
2976         return objp;
2977 }
2978 #else
2979 #define cache_alloc_debugcheck_after(a, b, objp, d) (objp)
2980 #endif
2981
2982 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2983 {
2984         void *objp;
2985         struct array_cache *ac;
2986
2987         check_irq_off();
2988
2989         ac = cpu_cache_get(cachep);
2990         if (likely(ac->avail)) {
2991                 ac->touched = 1;
2992                 objp = ac->entry[--ac->avail];
2993
2994                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
2995                 goto out;
2996         }
2997
2998         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
2999         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3000         /*
3001          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3002          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3003          */
3004         ac = cpu_cache_get(cachep);
3005
3006 out:
3007         /*
3008          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3009          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3010          * treat the array pointers as a reference to the object.
3011          */
3012         if (objp)
3013                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3014         return objp;
3015 }
3016
3017 #ifdef CONFIG_NUMA
3018 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
3019
3020 /*
3021  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3022  *
3023  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3024  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3025  */
3026 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3027 {
3028         int nid_alloc, nid_here;
3029
3030         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3031                 return NULL;
3032         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3033         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3034                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3035         else if (current->mempolicy)
3036                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3037         if (nid_alloc != nid_here)
3038                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3039         return NULL;
3040 }
3041
3042 /*
3043  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3044  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3045  * available node for available objects. If that fails then we
3046  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3047  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3048  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3049  */
3050 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3051 {
3052         struct zonelist *zonelist;
3053         struct zoneref *z;
3054         struct zone *zone;
3055         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
3056         void *obj = NULL;
3057         struct slab *slab;
3058         int nid;
3059         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3060
3061         if (flags & __GFP_THISNODE)
3062                 return NULL;
3063
3064 retry_cpuset:
3065         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3066         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3067
3068 retry:
3069         /*
3070          * Look through allowed nodes for objects available
3071          * from existing per node queues.
3072          */
3073         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
3074                 nid = zone_to_nid(zone);
3075
3076                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3077                         get_node(cache, nid) &&
3078                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3079                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3080                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3081                                 if (obj)
3082                                         break;
3083                 }
3084         }
3085
3086         if (!obj) {
3087                 /*
3088                  * This allocation will be performed within the constraints
3089                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3090                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3091                  * set and go into memory reserves if necessary.
3092                  */
3093                 slab = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3094                 cache_grow_end(cache, slab);
3095                 if (slab) {
3096                         nid = slab_nid(slab);
3097                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3098                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3099
3100                         /*
3101                          * Another processor may allocate the objects in
3102                          * the slab since we are not holding any locks.
3103                          */
3104                         if (!obj)
3105                                 goto retry;
3106                 }
3107         }
3108
3109         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3110                 goto retry_cpuset;
3111         return obj;
3112 }
3113
3114 /*
3115  * An interface to enable slab creation on nodeid
3116  */
3117 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3118                                 int nodeid)
3119 {
3120         struct slab *slab;
3121         struct kmem_cache_node *n;
3122         void *obj = NULL;
3123         void *list = NULL;
3124
3125         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3126         n = get_node(cachep, nodeid);
3127         BUG_ON(!n);
3128
3129         check_irq_off();
3130         raw_spin_lock(&n->list_lock);
3131         slab = get_first_slab(n, false);
3132         if (!slab)
3133                 goto must_grow;
3134
3135         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3136
3137         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3138         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3139         STATS_SET_HIGH(cachep);
3140
3141         BUG_ON(slab->active == cachep->num);
3142
3143         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3144         n->free_objects--;
3145
3146         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
3147
3148         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3149         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3150         return obj;
3151
3152 must_grow:
3153         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3154         slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3155         if (slab) {
3156                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3157                 obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3158         }
3159         cache_grow_end(cachep, slab);
3160
3161         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3162 }
3163
3164 static __always_inline void *
3165 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3166 {
3167         void *objp = NULL;
3168         int slab_node = numa_mem_id();
3169
3170         if (nodeid == NUMA_NO_NODE) {
3171                 if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3172                         objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
3173                         if (objp)
3174                                 goto out;
3175                 }
3176                 /*
3177                  * Use the locally cached objects if possible.
3178                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3179                  * to other nodes. It may fail while we still have
3180                  * objects on other nodes available.
3181                  */
3182                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3183                 nodeid = slab_node;
3184         } else if (nodeid == slab_node) {
3185                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3186         } else if (!get_node(cachep, nodeid)) {
3187                 /* Node not bootstrapped yet */
3188                 objp = fallback_alloc(cachep, flags);
3189                 goto out;
3190         }
3191
3192         /*
3193          * We may just have run out of memory on the local node.
3194          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3195          */
3196         if (!objp)
3197                 objp = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3198 out:
3199         return objp;
3200 }
3201 #else
3202
3203 static __always_inline void *
3204 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid __maybe_unused)
3205 {
3206         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3207 }
3208
3209 #endif /* CONFIG_NUMA */
3210
3211 static __always_inline void *
3212 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3213                 int nodeid, size_t orig_size, unsigned long caller)
3214 {
3215         unsigned long save_flags;
3216         void *objp;
3217         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3218         bool init = false;
3219
3220         flags &= gfp_allowed_mask;
3221         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, lru, &objcg, 1, flags);
3222         if (unlikely(!cachep))
3223                 return NULL;
3224
3225         objp = kfence_alloc(cachep, orig_size, flags);
3226         if (unlikely(objp))
3227                 goto out;
3228
3229         local_irq_save(save_flags);
3230         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags, nodeid);
3231         local_irq_restore(save_flags);
3232         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3233         prefetchw(objp);
3234         init = slab_want_init_on_alloc(flags, cachep);
3235
3236 out:
3237         slab_post_alloc_hook(cachep, objcg, flags, 1, &objp, init,
3238                                 cachep->object_size);
3239         return objp;
3240 }
3241
3242 static __always_inline void *
3243 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3244            size_t orig_size, unsigned long caller)
3245 {
3246         return slab_alloc_node(cachep, lru, flags, NUMA_NO_NODE, orig_size,
3247                                caller);
3248 }
3249
3250 /*
3251  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3252  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3253  */
3254 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3255                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3256 {
3257         int i;
3258         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3259         struct slab *slab;
3260
3261         n->free_objects += nr_objects;
3262
3263         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3264                 void *objp;
3265                 struct slab *slab;
3266
3267                 objp = objpp[i];
3268
3269                 slab = virt_to_slab(objp);
3270                 list_del(&slab->slab_list);
3271                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3272                 slab_put_obj(cachep, slab, objp);
3273                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3274
3275                 /* fixup slab chains */
3276                 if (slab->active == 0) {
3277                         list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
3278                         n->free_slabs++;
3279                 } else {
3280                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3281                          * partial list on free - maximum time for the
3282                          * other objects to be freed, too.
3283                          */
3284                         list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
3285                 }
3286         }
3287
3288         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3289                 n->free_objects -= cachep->num;
3290
3291                 slab = list_last_entry(&n->slabs_free, struct slab, slab_list);
3292                 list_move(&slab->slab_list, list);
3293                 n->free_slabs--;
3294                 n->total_slabs--;
3295         }
3296 }
3297
3298 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3299 {
3300         int batchcount;
3301         struct kmem_cache_node *n;
3302         int node = numa_mem_id();
3303         LIST_HEAD(list);
3304
3305         batchcount = ac->batchcount;
3306
3307         check_irq_off();
3308         n = get_node(cachep, node);
3309         raw_spin_lock(&n->list_lock);
3310         if (n->shared) {
3311                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3312                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3313                 if (max) {
3314                         if (batchcount > max)
3315                                 batchcount = max;
3316                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3317                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3318                         shared_array->avail += batchcount;
3319                         goto free_done;
3320                 }
3321         }
3322
3323         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3324 free_done:
3325 #if STATS
3326         {
3327                 int i = 0;
3328                 struct slab *slab;
3329
3330                 list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
3331                         BUG_ON(slab->active);
3332
3333                         i++;
3334                 }
3335                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3336         }
3337 #endif
3338         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3339         ac->avail -= batchcount;
3340         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3341         slabs_destroy(cachep, &list);
3342 }
3343
3344 /*
3345  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3346  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3347  */
3348 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3349                                          unsigned long caller)
3350 {
3351         bool init;
3352
3353         memcg_slab_free_hook(cachep, virt_to_slab(objp), &objp, 1);
3354
3355         if (is_kfence_address(objp)) {
3356                 kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3357                 __kfence_free(objp);
3358                 return;
3359         }
3360
3361         /*
3362          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
3363          * kasan_slab_free and initialization memset must be
3364          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
3365          */
3366         init = slab_want_init_on_free(cachep);
3367         if (init && !kasan_has_integrated_init())
3368                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3369         /* KASAN might put objp into memory quarantine, delaying its reuse. */
3370         if (kasan_slab_free(cachep, objp, init))
3371                 return;
3372
3373         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
3374         if (!(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
3375                 __kcsan_check_access(objp, cachep->object_size,
3376                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
3377
3378         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3379 }
3380
3381 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3382                 unsigned long caller)
3383 {
3384         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3385
3386         check_irq_off();
3387         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3388         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3389
3390         /*
3391          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3392          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3393          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3394          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3395          * the cache.
3396          */
3397         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3398                 return;
3399
3400         if (ac->avail < ac->limit) {
3401                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3402         } else {
3403                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3404                 cache_flusharray(cachep, ac);
3405         }
3406
3407         if (sk_memalloc_socks()) {
3408                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
3409
3410                 if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab))) {
3411                         cache_free_pfmemalloc(cachep, slab, objp);
3412                         return;
3413                 }
3414         }
3415
3416         __free_one(ac, objp);
3417 }
3418
3419 static __always_inline
3420 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3421                              gfp_t flags)
3422 {
3423         void *ret = slab_alloc(cachep, lru, flags, cachep->object_size, _RET_IP_);
3424
3425         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, NUMA_NO_NODE);
3426
3427         return ret;
3428 }
3429
3430 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3431 {
3432         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, NULL, flags);
3433 }
3434 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3435
3436 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3437                            gfp_t flags)
3438 {
3439         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, lru, flags);
3440 }
3441 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3442
3443 static __always_inline void
3444 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3445                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3446 {
3447         size_t i;
3448
3449         for (i = 0; i < size; i++)
3450                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3451 }
3452
3453 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3454                           void **p)
3455 {
3456         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3457         unsigned long irqflags;
3458         size_t i;
3459
3460         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
3461         if (!s)
3462                 return 0;
3463
3464         local_irq_save(irqflags);
3465         for (i = 0; i < size; i++) {
3466                 void *objp = kfence_alloc(s, s->object_size, flags) ?:
3467                              __do_cache_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE);
3468
3469                 if (unlikely(!objp))
3470                         goto error;
3471                 p[i] = objp;
3472         }
3473         local_irq_restore(irqflags);
3474
3475         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3476
3477         /*
3478          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3479          * Done outside of the IRQ disabled section.
3480          */
3481         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3482                         slab_want_init_on_alloc(flags, s), s->object_size);
3483         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3484         return size;
3485 error:
3486         local_irq_restore(irqflags);
3487         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3488         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
3489         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3490         return 0;
3491 }
3492 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3493
3494 /**
3495  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3496  * @cachep: The cache to allocate from.
3497  * @flags: See kmalloc().
3498  * @nodeid: node number of the target node.
3499  *
3500  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3501  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3502  *
3503  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3504  *
3505  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3506  */
3507 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3508 {
3509         void *ret = slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid, cachep->object_size, _RET_IP_);
3510
3511         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, nodeid);
3512
3513         return ret;
3514 }
3515 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3516
3517 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3518                              int nodeid, size_t orig_size,
3519                              unsigned long caller)
3520 {
3521         return slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid,
3522                                orig_size, caller);
3523 }
3524
3525 #ifdef CONFIG_PRINTK
3526 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
3527 {
3528         struct kmem_cache *cachep;
3529         unsigned int objnr;
3530         void *objp;
3531
3532         kpp->kp_ptr = object;
3533         kpp->kp_slab = slab;
3534         cachep = slab->slab_cache;
3535         kpp->kp_slab_cache = cachep;
3536         objp = object - obj_offset(cachep);
3537         kpp->kp_data_offset = obj_offset(cachep);
3538         slab = virt_to_slab(objp);
3539         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
3540         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr);
3541         kpp->kp_objp = objp;
3542         if (DEBUG && cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3543                 kpp->kp_ret = *dbg_userword(cachep, objp);
3544 }
3545 #endif
3546
3547 static __always_inline
3548 void __do_kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3549                           unsigned long caller)
3550 {
3551         unsigned long flags;
3552
3553         local_irq_save(flags);
3554         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3555         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3556                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3557         __cache_free(cachep, objp, caller);
3558         local_irq_restore(flags);
3559 }
3560
3561 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3562                        unsigned long caller)
3563 {
3564         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, caller);
3565 }
3566
3567 /**
3568  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3569  * @cachep: The cache the allocation was from.
3570  * @objp: The previously allocated object.
3571  *
3572  * Free an object which was previously allocated from this
3573  * cache.
3574  */
3575 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3576 {
3577         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3578         if (!cachep)
3579                 return;
3580
3581         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp, cachep);
3582         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3583 }
3584 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3585
3586 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3587 {
3588         unsigned long flags;
3589
3590         local_irq_save(flags);
3591         for (int i = 0; i < size; i++) {
3592                 void *objp = p[i];
3593                 struct kmem_cache *s;
3594
3595                 if (!orig_s) {
3596                         struct folio *folio = virt_to_folio(objp);
3597
3598                         /* called via kfree_bulk */
3599                         if (!folio_test_slab(folio)) {
3600                                 local_irq_restore(flags);
3601                                 free_large_kmalloc(folio, objp);
3602                                 local_irq_save(flags);
3603                                 continue;
3604                         }
3605                         s = folio_slab(folio)->slab_cache;
3606                 } else {
3607                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3608                 }
3609
3610                 if (!s)
3611                         continue;
3612
3613                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3614                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3615                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3616
3617                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3618         }
3619         local_irq_restore(flags);
3620
3621         /* FIXME: add tracing */
3622 }
3623 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3624
3625 /*
3626  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3627  */
3628 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3629 {
3630         int ret;
3631         int node;
3632         struct kmem_cache_node *n;
3633
3634         for_each_online_node(node) {
3635                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3636                 if (ret)
3637                         goto fail;
3638
3639         }
3640
3641         return 0;
3642
3643 fail:
3644         if (!cachep->list.next) {
3645                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3646                 node--;
3647                 while (node >= 0) {
3648                         n = get_node(cachep, node);
3649                         if (n) {
3650                                 kfree(n->shared);
3651                                 free_alien_cache(n->alien);
3652                                 kfree(n);
3653                                 cachep->node[node] = NULL;
3654                         }
3655                         node--;
3656                 }
3657         }
3658         return -ENOMEM;
3659 }
3660
3661 /* Always called with the slab_mutex held */
3662 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3663                             int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3664 {
3665         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3666         int cpu;
3667
3668         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3669         if (!cpu_cache)
3670                 return -ENOMEM;
3671
3672         prev = cachep->cpu_cache;
3673         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3674         /*
3675          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3676          * cpus, so skip the IPIs.
3677          */
3678         if (prev)
3679                 kick_all_cpus_sync();
3680
3681         check_irq_on();
3682         cachep->batchcount = batchcount;
3683         cachep->limit = limit;
3684         cachep->shared = shared;
3685
3686         if (!prev)
3687                 goto setup_node;
3688
3689         for_each_online_cpu(cpu) {
3690                 LIST_HEAD(list);
3691                 int node;
3692                 struct kmem_cache_node *n;
3693                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3694
3695                 node = cpu_to_mem(cpu);
3696                 n = get_node(cachep, node);
3697                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3698                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3699                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3700                 slabs_destroy(cachep, &list);
3701         }
3702         free_percpu(prev);
3703
3704 setup_node:
3705         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3706 }
3707
3708 /* Called with slab_mutex held always */
3709 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3710 {
3711         int err;
3712         int limit = 0;
3713         int shared = 0;
3714         int batchcount = 0;
3715
3716         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3717         if (err)
3718                 goto end;
3719
3720         /*
3721          * The head array serves three purposes:
3722          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3723          * - reduce the number of spinlock operations.
3724          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3725          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3726          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3727          * Bonwick.
3728          */
3729         if (cachep->size > 131072)
3730                 limit = 1;
3731         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3732                 limit = 8;
3733         else if (cachep->size > 1024)
3734                 limit = 24;
3735         else if (cachep->size > 256)
3736                 limit = 54;
3737         else
3738                 limit = 120;
3739
3740         /*
3741          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3742          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3743          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3744          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3745          * replaces Bonwick's magazine layer.
3746          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3747          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3748          */
3749         shared = 0;
3750         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3751                 shared = 8;
3752
3753 #if DEBUG
3754         /*
3755          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3756          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3757          */
3758         if (limit > 32)
3759                 limit = 32;
3760 #endif
3761         batchcount = (limit + 1) / 2;
3762         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3763 end:
3764         if (err)
3765                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3766                        cachep->name, -err);
3767         return err;
3768 }
3769
3770 /*
3771  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3772  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3773  * if drain_array() is used on the shared array.
3774  */
3775 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3776                          struct array_cache *ac, int node)
3777 {
3778         LIST_HEAD(list);
3779
3780         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3781         check_mutex_acquired();
3782
3783         if (!ac || !ac->avail)
3784                 return;
3785
3786         if (ac->touched) {
3787                 ac->touched = 0;
3788                 return;
3789         }
3790
3791         raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3792         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3793         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3794
3795         slabs_destroy(cachep, &list);
3796 }
3797
3798 /**
3799  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3800  * @w: work descriptor
3801  *
3802  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3803  * Purpose:
3804  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3805  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3806  *
3807  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3808  * again on the next iteration.
3809  */
3810 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3811 {
3812         struct kmem_cache *searchp;
3813         struct kmem_cache_node *n;
3814         int node = numa_mem_id();
3815         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3816
3817         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3818                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3819                 goto out;
3820
3821         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3822                 check_irq_on();
3823
3824                 /*
3825                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3826                  * have established with reasonable certainty that
3827                  * we can do some work if the lock was obtained.
3828                  */
3829                 n = get_node(searchp, node);
3830
3831                 reap_alien(searchp, n);
3832
3833                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3834
3835                 /*
3836                  * These are racy checks but it does not matter
3837                  * if we skip one check or scan twice.
3838                  */
3839                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3840                         goto next;
3841
3842                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3843
3844                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3845
3846                 if (n->free_touched)
3847                         n->free_touched = 0;
3848                 else {
3849                         int freed;
3850
3851                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3852                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3853                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3854                 }
3855 next:
3856                 cond_resched();
3857         }
3858         check_irq_on();
3859         mutex_unlock(&slab_mutex);
3860         next_reap_node();
3861 out:
3862         /* Set up the next iteration */
3863         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
3864                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3865 }
3866
3867 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
3868 {
3869         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
3870         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
3871         unsigned long free_slabs = 0;
3872         int node;
3873         struct kmem_cache_node *n;
3874
3875         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
3876                 check_irq_on();
3877                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3878
3879                 total_slabs += n->total_slabs;
3880                 free_slabs += n->free_slabs;
3881                 free_objs += n->free_objects;
3882
3883                 if (n->shared)
3884                         shared_avail += n->shared->avail;
3885
3886                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3887         }
3888         num_objs = total_slabs * cachep->num;
3889         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
3890         active_objs = num_objs - free_objs;
3891
3892         sinfo->active_objs = active_objs;
3893         sinfo->num_objs = num_objs;
3894         sinfo->active_slabs = active_slabs;
3895         sinfo->num_slabs = total_slabs;
3896         sinfo->shared_avail = shared_avail;
3897         sinfo->limit = cachep->limit;
3898         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
3899         sinfo->shared = cachep->shared;
3900         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
3901         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
3902 }
3903
3904 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
3905 {
3906 #if STATS
3907         {                       /* node stats */
3908                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3909                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3910                 unsigned long grown = cachep->grown;
3911                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3912                 unsigned long errors = cachep->errors;
3913                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3914                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3915                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3916                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3917
3918                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
3919                            allocs, high, grown,
3920                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3921                            node_frees, overflows);
3922         }
3923         /* cpu stats */
3924         {
3925                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3926                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3927                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3928                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3929
3930                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3931                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3932         }
3933 #endif
3934 }
3935
3936 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3937 /**
3938  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3939  * @file: unused
3940  * @buffer: user buffer
3941  * @count: data length
3942  * @ppos: unused
3943  *
3944  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
3945  */
3946 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
3947                        size_t count, loff_t *ppos)
3948 {
3949         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3950         int limit, batchcount, shared, res;
3951         struct kmem_cache *cachep;
3952
3953         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3954                 return -EINVAL;
3955         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3956                 return -EFAULT;
3957         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3958
3959         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3960         if (!tmp)
3961                 return -EINVAL;
3962         *tmp = '\0';
3963         tmp++;
3964         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3965                 return -EINVAL;
3966
3967         /* Find the cache in the chain of caches. */
3968         mutex_lock(&slab_mutex);
3969         res = -EINVAL;
3970         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
3971                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3972                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3973                                         batchcount > limit || shared < 0) {
3974                                 res = 0;
3975                         } else {
3976                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3977                                                        batchcount, shared,
3978                                                        GFP_KERNEL);
3979                         }
3980                         break;
3981                 }
3982         }
3983         mutex_unlock(&slab_mutex);
3984         if (res >= 0)
3985                 res = count;
3986         return res;
3987 }
3988
3989 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
3990 /*
3991  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
3992  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
3993  * cache's usercopy region.
3994  *
3995  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
3996  * to indicate an error.
3997  */
3998 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
3999                          const struct slab *slab, bool to_user)
4000 {
4001         struct kmem_cache *cachep;
4002         unsigned int objnr;
4003         unsigned long offset;
4004
4005         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4006
4007         /* Find and validate object. */
4008         cachep = slab->slab_cache;
4009         objnr = obj_to_index(cachep, slab, (void *)ptr);
4010         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4011
4012         /* Find offset within object. */
4013         if (is_kfence_address(ptr))
4014                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4015         else
4016                 offset = ptr - index_to_obj(cachep, slab, objnr) - obj_offset(cachep);
4017
4018         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4019         if (offset >= cachep->useroffset &&
4020             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4021             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4022                 return;
4023
4024         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4025 }
4026 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */