Merge branches 'clk-typo', 'clk-json-schema', 'clk-mtk-2712-eco' and 'clk-rockchip...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
410 /* internal cache of cache description objs */
411 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
412         .batchcount = 1,
413         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
414         .shared = 1,
415         .size = sizeof(struct kmem_cache),
416         .name = "kmem_cache",
417 };
418
419 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
420
421 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
422 {
423         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
424 }
425
426 /*
427  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
428  */
429 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
430                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
431 {
432         unsigned int num;
433         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
434
435         /*
436          * The slab management structure can be either off the slab or
437          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
438          * slab is used for:
439          *
440          * - @buffer_size bytes for each object
441          * - One freelist_idx_t for each object
442          *
443          * We don't need to consider alignment of freelist because
444          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
445          * at the correct alignment.
446          *
447          * If the slab management structure is off the slab, then the
448          * alignment will already be calculated into the size. Because
449          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
450          * correct alignment when allocated.
451          */
452         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
453                 num = slab_size / buffer_size;
454                 *left_over = slab_size % buffer_size;
455         } else {
456                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
457                 *left_over = slab_size %
458                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
459         }
460
461         return num;
462 }
463
464 #if DEBUG
465 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
466
467 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
468                         char *msg)
469 {
470         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
471                function, cachep->name, msg);
472         dump_stack();
473         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
479  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
480  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
481  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
482  * line
483   */
484
485 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
486 static int __init noaliencache_setup(char *s)
487 {
488         use_alien_caches = 0;
489         return 1;
490 }
491 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
492
493 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
494 {
495         get_option(&str, &slab_max_order);
496         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
497                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
498         slab_max_order_set = true;
499
500         return 1;
501 }
502 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
503
504 #ifdef CONFIG_NUMA
505 /*
506  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
507  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
508  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
509  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
510  */
511 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
512
513 static void init_reap_node(int cpu)
514 {
515         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
516                                                     node_online_map);
517 }
518
519 static void next_reap_node(void)
520 {
521         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
522
523         node = next_node_in(node, node_online_map);
524         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
525 }
526
527 #else
528 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
529 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
530 #endif
531
532 /*
533  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
534  * via the workqueue/eventd.
535  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
536  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
537  * lock.
538  */
539 static void start_cpu_timer(int cpu)
540 {
541         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
542
543         if (reap_work->work.func == NULL) {
544                 init_reap_node(cpu);
545                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
546                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
547                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
548         }
549 }
550
551 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
552 {
553         /*
554          * The array_cache structures contain pointers to free object.
555          * However, when such objects are allocated or transferred to another
556          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
557          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
558          * not scan such objects.
559          */
560         kmemleak_no_scan(ac);
561         if (ac) {
562                 ac->avail = 0;
563                 ac->limit = limit;
564                 ac->batchcount = batch;
565                 ac->touched = 0;
566         }
567 }
568
569 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
570                                             int batchcount, gfp_t gfp)
571 {
572         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
573         struct array_cache *ac = NULL;
574
575         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
576         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
577         return ac;
578 }
579
580 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
581                                         struct page *page, void *objp)
582 {
583         struct kmem_cache_node *n;
584         int page_node;
585         LIST_HEAD(list);
586
587         page_node = page_to_nid(page);
588         n = get_node(cachep, page_node);
589
590         spin_lock(&n->list_lock);
591         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
592         spin_unlock(&n->list_lock);
593
594         slabs_destroy(cachep, &list);
595 }
596
597 /*
598  * Transfer objects in one arraycache to another.
599  * Locking must be handled by the caller.
600  *
601  * Return the number of entries transferred.
602  */
603 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
604                 struct array_cache *from, unsigned int max)
605 {
606         /* Figure out how many entries to transfer */
607         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
608
609         if (!nr)
610                 return 0;
611
612         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
613                         sizeof(void *) *nr);
614
615         from->avail -= nr;
616         to->avail += nr;
617         return nr;
618 }
619
620 #ifndef CONFIG_NUMA
621
622 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
623 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
624
625 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
626                                                 int limit, gfp_t gfp)
627 {
628         return NULL;
629 }
630
631 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
632 {
633 }
634
635 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
636 {
637         return 0;
638 }
639
640 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
641                 gfp_t flags)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
647                  gfp_t flags, int nodeid)
648 {
649         return NULL;
650 }
651
652 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
653 {
654         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
655 }
656
657 #else   /* CONFIG_NUMA */
658
659 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
660 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
661
662 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
663                                                 int batch, gfp_t gfp)
664 {
665         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
666         struct alien_cache *alc = NULL;
667
668         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
669         if (alc) {
670                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
671                 spin_lock_init(&alc->lock);
672         }
673         return alc;
674 }
675
676 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
677 {
678         struct alien_cache **alc_ptr;
679         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
680         int i;
681
682         if (limit > 1)
683                 limit = 12;
684         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
685         if (!alc_ptr)
686                 return NULL;
687
688         for_each_node(i) {
689                 if (i == node || !node_online(i))
690                         continue;
691                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
692                 if (!alc_ptr[i]) {
693                         for (i--; i >= 0; i--)
694                                 kfree(alc_ptr[i]);
695                         kfree(alc_ptr);
696                         return NULL;
697                 }
698         }
699         return alc_ptr;
700 }
701
702 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
703 {
704         int i;
705
706         if (!alc_ptr)
707                 return;
708         for_each_node(i)
709             kfree(alc_ptr[i]);
710         kfree(alc_ptr);
711 }
712
713 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
714                                 struct array_cache *ac, int node,
715                                 struct list_head *list)
716 {
717         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
718
719         if (ac->avail) {
720                 spin_lock(&n->list_lock);
721                 /*
722                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
723                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
724                  * into the free lists and getting them back later.
725                  */
726                 if (n->shared)
727                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
728
729                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
730                 ac->avail = 0;
731                 spin_unlock(&n->list_lock);
732         }
733 }
734
735 /*
736  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
737  */
738 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
739 {
740         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
741
742         if (n->alien) {
743                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
744                 struct array_cache *ac;
745
746                 if (alc) {
747                         ac = &alc->ac;
748                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
749                                 LIST_HEAD(list);
750
751                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
752                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
753                                 slabs_destroy(cachep, &list);
754                         }
755                 }
756         }
757 }
758
759 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
760                                 struct alien_cache **alien)
761 {
762         int i = 0;
763         struct alien_cache *alc;
764         struct array_cache *ac;
765         unsigned long flags;
766
767         for_each_online_node(i) {
768                 alc = alien[i];
769                 if (alc) {
770                         LIST_HEAD(list);
771
772                         ac = &alc->ac;
773                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
774                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
775                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
776                         slabs_destroy(cachep, &list);
777                 }
778         }
779 }
780
781 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
782                                 int node, int page_node)
783 {
784         struct kmem_cache_node *n;
785         struct alien_cache *alien = NULL;
786         struct array_cache *ac;
787         LIST_HEAD(list);
788
789         n = get_node(cachep, node);
790         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
791         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
792                 alien = n->alien[page_node];
793                 ac = &alien->ac;
794                 spin_lock(&alien->lock);
795                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
796                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
797                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
798                 }
799                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
800                 spin_unlock(&alien->lock);
801                 slabs_destroy(cachep, &list);
802         } else {
803                 n = get_node(cachep, page_node);
804                 spin_lock(&n->list_lock);
805                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
806                 spin_unlock(&n->list_lock);
807                 slabs_destroy(cachep, &list);
808         }
809         return 1;
810 }
811
812 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
813 {
814         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
815         int node = numa_mem_id();
816         /*
817          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
818          * cache on this cpu.
819          */
820         if (likely(node == page_node))
821                 return 0;
822
823         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
824 }
825
826 /*
827  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
828  * warn about failures.
829  */
830 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
831 {
832         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
833 }
834 #endif
835
836 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n;
839
840         /*
841          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
842          * begin anything. Make sure some other cpu on this
843          * node has not already allocated this
844          */
845         n = get_node(cachep, node);
846         if (n) {
847                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
848                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
849                                 cachep->num;
850                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
851
852                 return 0;
853         }
854
855         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
856         if (!n)
857                 return -ENOMEM;
858
859         kmem_cache_node_init(n);
860         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
861                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
862
863         n->free_limit =
864                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
865
866         /*
867          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
868          * come and go.  slab_mutex is sufficient
869          * protection here.
870          */
871         cachep->node[node] = n;
872
873         return 0;
874 }
875
876 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
877 /*
878  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
879  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
880  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
881  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
882  * already in use.
883  *
884  * Must hold slab_mutex.
885  */
886 static int init_cache_node_node(int node)
887 {
888         int ret;
889         struct kmem_cache *cachep;
890
891         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
892                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
893                 if (ret)
894                         return ret;
895         }
896
897         return 0;
898 }
899 #endif
900
901 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
902                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
903 {
904         int ret = -ENOMEM;
905         struct kmem_cache_node *n;
906         struct array_cache *old_shared = NULL;
907         struct array_cache *new_shared = NULL;
908         struct alien_cache **new_alien = NULL;
909         LIST_HEAD(list);
910
911         if (use_alien_caches) {
912                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
913                 if (!new_alien)
914                         goto fail;
915         }
916
917         if (cachep->shared) {
918                 new_shared = alloc_arraycache(node,
919                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
920                 if (!new_shared)
921                         goto fail;
922         }
923
924         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
925         if (ret)
926                 goto fail;
927
928         n = get_node(cachep, node);
929         spin_lock_irq(&n->list_lock);
930         if (n->shared && force_change) {
931                 free_block(cachep, n->shared->entry,
932                                 n->shared->avail, node, &list);
933                 n->shared->avail = 0;
934         }
935
936         if (!n->shared || force_change) {
937                 old_shared = n->shared;
938                 n->shared = new_shared;
939                 new_shared = NULL;
940         }
941
942         if (!n->alien) {
943                 n->alien = new_alien;
944                 new_alien = NULL;
945         }
946
947         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
948         slabs_destroy(cachep, &list);
949
950         /*
951          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
952          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
953          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
954          * freed after synchronize_rcu().
955          */
956         if (old_shared && force_change)
957                 synchronize_rcu();
958
959 fail:
960         kfree(old_shared);
961         kfree(new_shared);
962         free_alien_cache(new_alien);
963
964         return ret;
965 }
966
967 #ifdef CONFIG_SMP
968
969 static void cpuup_canceled(long cpu)
970 {
971         struct kmem_cache *cachep;
972         struct kmem_cache_node *n = NULL;
973         int node = cpu_to_mem(cpu);
974         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
975
976         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
977                 struct array_cache *nc;
978                 struct array_cache *shared;
979                 struct alien_cache **alien;
980                 LIST_HEAD(list);
981
982                 n = get_node(cachep, node);
983                 if (!n)
984                         continue;
985
986                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
987
988                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
989                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
990
991                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
992                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
993                 if (nc) {
994                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
995                         nc->avail = 0;
996                 }
997
998                 if (!cpumask_empty(mask)) {
999                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1000                         goto free_slab;
1001                 }
1002
1003                 shared = n->shared;
1004                 if (shared) {
1005                         free_block(cachep, shared->entry,
1006                                    shared->avail, node, &list);
1007                         n->shared = NULL;
1008                 }
1009
1010                 alien = n->alien;
1011                 n->alien = NULL;
1012
1013                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1014
1015                 kfree(shared);
1016                 if (alien) {
1017                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1018                         free_alien_cache(alien);
1019                 }
1020
1021 free_slab:
1022                 slabs_destroy(cachep, &list);
1023         }
1024         /*
1025          * In the previous loop, all the objects were freed to
1026          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1027          * shrink each nodelist to its limit.
1028          */
1029         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1030                 n = get_node(cachep, node);
1031                 if (!n)
1032                         continue;
1033                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1034         }
1035 }
1036
1037 static int cpuup_prepare(long cpu)
1038 {
1039         struct kmem_cache *cachep;
1040         int node = cpu_to_mem(cpu);
1041         int err;
1042
1043         /*
1044          * We need to do this right in the beginning since
1045          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1046          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1047          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1048          */
1049         err = init_cache_node_node(node);
1050         if (err < 0)
1051                 goto bad;
1052
1053         /*
1054          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1055          * array caches
1056          */
1057         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1058                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1059                 if (err)
1060                         goto bad;
1061         }
1062
1063         return 0;
1064 bad:
1065         cpuup_canceled(cpu);
1066         return -ENOMEM;
1067 }
1068
1069 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1070 {
1071         int err;
1072
1073         mutex_lock(&slab_mutex);
1074         err = cpuup_prepare(cpu);
1075         mutex_unlock(&slab_mutex);
1076         return err;
1077 }
1078
1079 /*
1080  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1081  * offline.
1082  *
1083  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1084  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1085  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1086  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1087  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1088  */
1089 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1090 {
1091         mutex_lock(&slab_mutex);
1092         cpuup_canceled(cpu);
1093         mutex_unlock(&slab_mutex);
1094         return 0;
1095 }
1096 #endif
1097
1098 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1099 {
1100         start_cpu_timer(cpu);
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1105 {
1106         /*
1107          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1108          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1109          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1110          * timer.
1111          */
1112         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1113         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1114         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1119 /*
1120  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1121  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1122  * removed.
1123  *
1124  * Must hold slab_mutex.
1125  */
1126 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1127 {
1128         struct kmem_cache *cachep;
1129         int ret = 0;
1130
1131         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1132                 struct kmem_cache_node *n;
1133
1134                 n = get_node(cachep, node);
1135                 if (!n)
1136                         continue;
1137
1138                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1139
1140                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1141                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1142                         ret = -EBUSY;
1143                         break;
1144                 }
1145         }
1146         return ret;
1147 }
1148
1149 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1150                                         unsigned long action, void *arg)
1151 {
1152         struct memory_notify *mnb = arg;
1153         int ret = 0;
1154         int nid;
1155
1156         nid = mnb->status_change_nid;
1157         if (nid < 0)
1158                 goto out;
1159
1160         switch (action) {
1161         case MEM_GOING_ONLINE:
1162                 mutex_lock(&slab_mutex);
1163                 ret = init_cache_node_node(nid);
1164                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1165                 break;
1166         case MEM_GOING_OFFLINE:
1167                 mutex_lock(&slab_mutex);
1168                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1169                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1170                 break;
1171         case MEM_ONLINE:
1172         case MEM_OFFLINE:
1173         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1174         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1175                 break;
1176         }
1177 out:
1178         return notifier_from_errno(ret);
1179 }
1180 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1181
1182 /*
1183  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1184  */
1185 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1186                                 int nodeid)
1187 {
1188         struct kmem_cache_node *ptr;
1189
1190         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1191         BUG_ON(!ptr);
1192
1193         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1194         /*
1195          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1196          */
1197         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1198
1199         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1200         cachep->node[nodeid] = ptr;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1205  * size of kmem_cache_node.
1206  */
1207 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1208 {
1209         int node;
1210
1211         for_each_online_node(node) {
1212                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1213                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1214                     REAPTIMEOUT_NODE +
1215                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1216         }
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1221  * before smp_init().
1222  */
1223 void __init kmem_cache_init(void)
1224 {
1225         int i;
1226
1227         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1228
1229         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1230                 use_alien_caches = 0;
1231
1232         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1233                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1234
1235         /*
1236          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1237          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1238          * not overridden on the command line.
1239          */
1240         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1241                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1242
1243         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1244          * from caches that do not exist yet:
1245          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1246          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1247          *    kmem_cache is statically allocated.
1248          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1249          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1250          *    array at the end of the bootstrap.
1251          * 2) Create the first kmalloc cache.
1252          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1253          *    An __init data area is used for the head array.
1254          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1255          *    head arrays.
1256          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1257          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1258          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1259          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1260          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1261          */
1262
1263         /* 1) create the kmem_cache */
1264
1265         /*
1266          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1267          */
1268         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1269                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1270                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1271                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1272         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1273         memcg_link_cache(kmem_cache);
1274         slab_state = PARTIAL;
1275
1276         /*
1277          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1278          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1279          */
1280         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1281                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1282                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1283                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1284         slab_state = PARTIAL_NODE;
1285         setup_kmalloc_cache_index_table();
1286
1287         slab_early_init = 0;
1288
1289         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1290         {
1291                 int nid;
1292
1293                 for_each_online_node(nid) {
1294                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1295
1296                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1297                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1298                 }
1299         }
1300
1301         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1302 }
1303
1304 void __init kmem_cache_init_late(void)
1305 {
1306         struct kmem_cache *cachep;
1307
1308         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1309         mutex_lock(&slab_mutex);
1310         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1311                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1312                         BUG();
1313         mutex_unlock(&slab_mutex);
1314
1315         /* Done! */
1316         slab_state = FULL;
1317
1318 #ifdef CONFIG_NUMA
1319         /*
1320          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1321          * node.
1322          */
1323         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1324 #endif
1325
1326         /*
1327          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1328          * of the kernel is not yet operational.
1329          */
1330 }
1331
1332 static int __init cpucache_init(void)
1333 {
1334         int ret;
1335
1336         /*
1337          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1338          */
1339         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1340                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1341         WARN_ON(ret < 0);
1342
1343         return 0;
1344 }
1345 __initcall(cpucache_init);
1346
1347 static noinline void
1348 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1349 {
1350 #if DEBUG
1351         struct kmem_cache_node *n;
1352         unsigned long flags;
1353         int node;
1354         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1355                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1356
1357         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1358                 return;
1359
1360         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1361                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1362         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1363                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1364
1365         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1366                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1367
1368                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1369                 total_slabs = n->total_slabs;
1370                 free_slabs = n->free_slabs;
1371                 free_objs = n->free_objects;
1372                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1373
1374                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1375                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1376                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1377                         total_slabs * cachep->num);
1378         }
1379 #endif
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1384  * kmem_cache_node ->list_lock.
1385  *
1386  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1387  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1388  * would be relatively rare and ignorable.
1389  */
1390 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1391                                                                 int nodeid)
1392 {
1393         struct page *page;
1394         int nr_pages;
1395
1396         flags |= cachep->allocflags;
1397
1398         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1399         if (!page) {
1400                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1401                 return NULL;
1402         }
1403
1404         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1405                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1406                 return NULL;
1407         }
1408
1409         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1410         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1411                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1412         else
1413                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1414
1415         __SetPageSlab(page);
1416         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1417         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1418                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1419
1420         return page;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Interface to system's page release.
1425  */
1426 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1427 {
1428         int order = cachep->gfporder;
1429         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1430
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1433         else
1434                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1435
1436         BUG_ON(!PageSlab(page));
1437         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1438         __ClearPageSlab(page);
1439         page_mapcount_reset(page);
1440         page->mapping = NULL;
1441
1442         if (current->reclaim_state)
1443                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1444         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1445         __free_pages(page, order);
1446 }
1447
1448 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1449 {
1450         struct kmem_cache *cachep;
1451         struct page *page;
1452
1453         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1454         cachep = page->slab_cache;
1455
1456         kmem_freepages(cachep, page);
1457 }
1458
1459 #if DEBUG
1460 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1461 {
1462         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1463                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1464                 return true;
1465
1466         return false;
1467 }
1468
1469 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1470 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1471                             unsigned long caller)
1472 {
1473         int size = cachep->object_size;
1474
1475         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1476
1477         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1478                 return;
1479
1480         *addr++ = 0x12345678;
1481         *addr++ = caller;
1482         *addr++ = smp_processor_id();
1483         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1484         {
1485                 unsigned long *sptr = &caller;
1486                 unsigned long svalue;
1487
1488                 while (!kstack_end(sptr)) {
1489                         svalue = *sptr++;
1490                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1491                                 *addr++ = svalue;
1492                                 size -= sizeof(unsigned long);
1493                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1494                                         break;
1495                         }
1496                 }
1497
1498         }
1499         *addr++ = 0x87654321;
1500 }
1501
1502 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1503                                 int map, unsigned long caller)
1504 {
1505         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1506                 return;
1507
1508         if (caller)
1509                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1510
1511         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1512 }
1513
1514 #else
1515 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1516                                 int map, unsigned long caller) {}
1517
1518 #endif
1519
1520 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1521 {
1522         int size = cachep->object_size;
1523         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1524
1525         memset(addr, val, size);
1526         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1527 }
1528
1529 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1530 {
1531         int i;
1532         unsigned char error = 0;
1533         int bad_count = 0;
1534
1535         pr_err("%03x: ", offset);
1536         for (i = 0; i < limit; i++) {
1537                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1538                         error = data[offset + i];
1539                         bad_count++;
1540                 }
1541         }
1542         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1543                         &data[offset], limit, 1);
1544
1545         if (bad_count == 1) {
1546                 error ^= POISON_FREE;
1547                 if (!(error & (error - 1))) {
1548                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1549 #ifdef CONFIG_X86
1550                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1551 #else
1552                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1553 #endif
1554                 }
1555         }
1556 }
1557 #endif
1558
1559 #if DEBUG
1560
1561 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1562 {
1563         int i, size;
1564         char *realobj;
1565
1566         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1567                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1568                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1569                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1570         }
1571
1572         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1573                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1574         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1575         size = cachep->object_size;
1576         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1577                 int limit;
1578                 limit = 16;
1579                 if (i + limit > size)
1580                         limit = size - i;
1581                 dump_line(realobj, i, limit);
1582         }
1583 }
1584
1585 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1586 {
1587         char *realobj;
1588         int size, i;
1589         int lines = 0;
1590
1591         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1592                 return;
1593
1594         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1595         size = cachep->object_size;
1596
1597         for (i = 0; i < size; i++) {
1598                 char exp = POISON_FREE;
1599                 if (i == size - 1)
1600                         exp = POISON_END;
1601                 if (realobj[i] != exp) {
1602                         int limit;
1603                         /* Mismatch ! */
1604                         /* Print header */
1605                         if (lines == 0) {
1606                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1607                                        print_tainted(), cachep->name,
1608                                        realobj, size);
1609                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1610                         }
1611                         /* Hexdump the affected line */
1612                         i = (i / 16) * 16;
1613                         limit = 16;
1614                         if (i + limit > size)
1615                                 limit = size - i;
1616                         dump_line(realobj, i, limit);
1617                         i += 16;
1618                         lines++;
1619                         /* Limit to 5 lines */
1620                         if (lines > 5)
1621                                 break;
1622                 }
1623         }
1624         if (lines != 0) {
1625                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1626                  * exist:
1627                  */
1628                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1629                 unsigned int objnr;
1630
1631                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1632                 if (objnr) {
1633                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1634                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1635                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1636                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1637                 }
1638                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1639                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1640                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1641                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1642                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1643                 }
1644         }
1645 }
1646 #endif
1647
1648 #if DEBUG
1649 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1650                                                 struct page *page)
1651 {
1652         int i;
1653
1654         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1655                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1656                         POISON_FREE);
1657         }
1658
1659         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1660                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1661
1662                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1663                         check_poison_obj(cachep, objp);
1664                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1665                 }
1666                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1667                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1668                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1669                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1670                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1671                 }
1672         }
1673 }
1674 #else
1675 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1676                                                 struct page *page)
1677 {
1678 }
1679 #endif
1680
1681 /**
1682  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1683  * @cachep: cache pointer being destroyed
1684  * @page: page pointer being destroyed
1685  *
1686  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1687  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1688  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1689  */
1690 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1691 {
1692         void *freelist;
1693
1694         freelist = page->freelist;
1695         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1696         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1697                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1698         else
1699                 kmem_freepages(cachep, page);
1700
1701         /*
1702          * From now on, we don't use freelist
1703          * although actual page can be freed in rcu context
1704          */
1705         if (OFF_SLAB(cachep))
1706                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1707 }
1708
1709 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1710 {
1711         struct page *page, *n;
1712
1713         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1714                 list_del(&page->lru);
1715                 slab_destroy(cachep, page);
1716         }
1717 }
1718
1719 /**
1720  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1721  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1722  * @size: size of objects to be created in this cache.
1723  * @flags: slab allocation flags
1724  *
1725  * Also calculates the number of objects per slab.
1726  *
1727  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1728  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1729  * towards high-order requests, this should be changed.
1730  */
1731 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1732                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1733 {
1734         size_t left_over = 0;
1735         int gfporder;
1736
1737         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1738                 unsigned int num;
1739                 size_t remainder;
1740
1741                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1742                 if (!num)
1743                         continue;
1744
1745                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1746                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1747                         break;
1748
1749                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1750                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1751                         size_t freelist_size;
1752
1753                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1754                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1755                         if (!freelist_cache)
1756                                 continue;
1757
1758                         /*
1759                          * Needed to avoid possible looping condition
1760                          * in cache_grow_begin()
1761                          */
1762                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1763                                 continue;
1764
1765                         /* check if off slab has enough benefit */
1766                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1767                                 continue;
1768                 }
1769
1770                 /* Found something acceptable - save it away */
1771                 cachep->num = num;
1772                 cachep->gfporder = gfporder;
1773                 left_over = remainder;
1774
1775                 /*
1776                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1777                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1778                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1779                  */
1780                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1781                         break;
1782
1783                 /*
1784                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1785                  * currently bad for the gfp()s.
1786                  */
1787                 if (gfporder >= slab_max_order)
1788                         break;
1789
1790                 /*
1791                  * Acceptable internal fragmentation?
1792                  */
1793                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1794                         break;
1795         }
1796         return left_over;
1797 }
1798
1799 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1800                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1801 {
1802         int cpu;
1803         size_t size;
1804         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1805
1806         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1807         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1808
1809         if (!cpu_cache)
1810                 return NULL;
1811
1812         for_each_possible_cpu(cpu) {
1813                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1814                                 entries, batchcount);
1815         }
1816
1817         return cpu_cache;
1818 }
1819
1820 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1821 {
1822         if (slab_state >= FULL)
1823                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1824
1825         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1826         if (!cachep->cpu_cache)
1827                 return 1;
1828
1829         if (slab_state == DOWN) {
1830                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1831                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1832         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1833                 /* For kmem_cache_node */
1834                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1835         } else {
1836                 int node;
1837
1838                 for_each_online_node(node) {
1839                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1840                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1841                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1842                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1843                 }
1844         }
1845
1846         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1847                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1848                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1849
1850         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1851         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1852         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1853         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1854         cachep->batchcount = 1;
1855         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1856         return 0;
1857 }
1858
1859 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1860         slab_flags_t flags, const char *name,
1861         void (*ctor)(void *))
1862 {
1863         return flags;
1864 }
1865
1866 struct kmem_cache *
1867 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1868                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1869 {
1870         struct kmem_cache *cachep;
1871
1872         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1873         if (cachep) {
1874                 cachep->refcount++;
1875
1876                 /*
1877                  * Adjust the object sizes so that we clear
1878                  * the complete object on kzalloc.
1879                  */
1880                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1881         }
1882         return cachep;
1883 }
1884
1885 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1886                         size_t size, slab_flags_t flags)
1887 {
1888         size_t left;
1889
1890         cachep->num = 0;
1891
1892         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1893                 return false;
1894
1895         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1896                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1897         if (!cachep->num)
1898                 return false;
1899
1900         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1901                 return false;
1902
1903         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1904
1905         return true;
1906 }
1907
1908 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1909                         size_t size, slab_flags_t flags)
1910 {
1911         size_t left;
1912
1913         cachep->num = 0;
1914
1915         /*
1916          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1917          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1918          */
1919         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1920                 return false;
1921
1922         /*
1923          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1924          * off-slab (should allow better packing of objs).
1925          */
1926         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1927         if (!cachep->num)
1928                 return false;
1929
1930         /*
1931          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1932          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1933          */
1934         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1935                 return false;
1936
1937         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1938
1939         return true;
1940 }
1941
1942 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1943                         size_t size, slab_flags_t flags)
1944 {
1945         size_t left;
1946
1947         cachep->num = 0;
1948
1949         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1950         if (!cachep->num)
1951                 return false;
1952
1953         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1954
1955         return true;
1956 }
1957
1958 /**
1959  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1960  * @cachep: cache management descriptor
1961  * @flags: SLAB flags
1962  *
1963  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1964  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1965  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1966  *
1967  * The flags are
1968  *
1969  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1970  * to catch references to uninitialised memory.
1971  *
1972  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1973  * for buffer overruns.
1974  *
1975  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1976  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1977  * as davem.
1978  */
1979 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1980 {
1981         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1982         gfp_t gfp;
1983         int err;
1984         unsigned int size = cachep->size;
1985
1986 #if DEBUG
1987 #if FORCED_DEBUG
1988         /*
1989          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1990          * large objects, if the increased size would increase the object size
1991          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1992          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1993          */
1994         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1995                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1996                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1997         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1998                 flags |= SLAB_POISON;
1999 #endif
2000 #endif
2001
2002         /*
2003          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2004          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2005          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2006          */
2007         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2008
2009         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2010                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2011                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2012                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2013                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2014         }
2015
2016         /* 3) caller mandated alignment */
2017         if (ralign < cachep->align) {
2018                 ralign = cachep->align;
2019         }
2020         /* disable debug if necessary */
2021         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2022                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2023         /*
2024          * 4) Store it.
2025          */
2026         cachep->align = ralign;
2027         cachep->colour_off = cache_line_size();
2028         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2029         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2030                 cachep->colour_off = cachep->align;
2031
2032         if (slab_is_available())
2033                 gfp = GFP_KERNEL;
2034         else
2035                 gfp = GFP_NOWAIT;
2036
2037 #if DEBUG
2038
2039         /*
2040          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2041          * into align above.
2042          */
2043         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2044                 /* add space for red zone words */
2045                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2046                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2047         }
2048         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2049                 /* user store requires one word storage behind the end of
2050                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2051                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2052                  */
2053                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2054                         size += REDZONE_ALIGN;
2055                 else
2056                         size += BYTES_PER_WORD;
2057         }
2058 #endif
2059
2060         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2061
2062         size = ALIGN(size, cachep->align);
2063         /*
2064          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2065          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2066          */
2067         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2068                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2069
2070 #if DEBUG
2071         /*
2072          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2073          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2074          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2075          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2076          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2077          */
2078         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2079                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2080                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2081                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2082
2083                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2084                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2085                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2086                                 size = tmp_size;
2087                                 goto done;
2088                         }
2089                 }
2090         }
2091 #endif
2092
2093         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2094                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2095                 goto done;
2096         }
2097
2098         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2099                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2100                 goto done;
2101         }
2102
2103         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2104                 goto done;
2105
2106         return -E2BIG;
2107
2108 done:
2109         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2110         cachep->flags = flags;
2111         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2112         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2113                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2114         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2115                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2116         cachep->size = size;
2117         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2118
2119 #if DEBUG
2120         /*
2121          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2122          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2123          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2124          */
2125         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2126                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2127                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2128                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2129 #endif
2130
2131         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2132                 cachep->freelist_cache =
2133                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2134         }
2135
2136         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2137         if (err) {
2138                 __kmem_cache_release(cachep);
2139                 return err;
2140         }
2141
2142         return 0;
2143 }
2144
2145 #if DEBUG
2146 static void check_irq_off(void)
2147 {
2148         BUG_ON(!irqs_disabled());
2149 }
2150
2151 static void check_irq_on(void)
2152 {
2153         BUG_ON(irqs_disabled());
2154 }
2155
2156 static void check_mutex_acquired(void)
2157 {
2158         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2159 }
2160
2161 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2162 {
2163 #ifdef CONFIG_SMP
2164         check_irq_off();
2165         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2166 #endif
2167 }
2168
2169 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2170 {
2171 #ifdef CONFIG_SMP
2172         check_irq_off();
2173         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2174 #endif
2175 }
2176
2177 #else
2178 #define check_irq_off() do { } while(0)
2179 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2180 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2181 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2182 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2183 #endif
2184
2185 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2186                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2187 {
2188         int tofree;
2189
2190         if (!ac || !ac->avail)
2191                 return;
2192
2193         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2194         if (tofree > ac->avail)
2195                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2196
2197         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2198         ac->avail -= tofree;
2199         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2200 }
2201
2202 static void do_drain(void *arg)
2203 {
2204         struct kmem_cache *cachep = arg;
2205         struct array_cache *ac;
2206         int node = numa_mem_id();
2207         struct kmem_cache_node *n;
2208         LIST_HEAD(list);
2209
2210         check_irq_off();
2211         ac = cpu_cache_get(cachep);
2212         n = get_node(cachep, node);
2213         spin_lock(&n->list_lock);
2214         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2215         spin_unlock(&n->list_lock);
2216         slabs_destroy(cachep, &list);
2217         ac->avail = 0;
2218 }
2219
2220 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2221 {
2222         struct kmem_cache_node *n;
2223         int node;
2224         LIST_HEAD(list);
2225
2226         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2227         check_irq_on();
2228         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2229                 if (n->alien)
2230                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2231
2232         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2233                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2234                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2235                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2236
2237                 slabs_destroy(cachep, &list);
2238         }
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Remove slabs from the list of free slabs.
2243  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2244  *
2245  * Returns the actual number of slabs released.
2246  */
2247 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2248                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2249 {
2250         struct list_head *p;
2251         int nr_freed;
2252         struct page *page;
2253
2254         nr_freed = 0;
2255         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2256
2257                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2258                 p = n->slabs_free.prev;
2259                 if (p == &n->slabs_free) {
2260                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2261                         goto out;
2262                 }
2263
2264                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2265                 list_del(&page->lru);
2266                 n->free_slabs--;
2267                 n->total_slabs--;
2268                 /*
2269                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2270                  * to the cache.
2271                  */
2272                 n->free_objects -= cache->num;
2273                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2274                 slab_destroy(cache, page);
2275                 nr_freed++;
2276         }
2277 out:
2278         return nr_freed;
2279 }
2280
2281 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2282 {
2283         int node;
2284         struct kmem_cache_node *n;
2285
2286         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2287                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2288                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2289                         return false;
2290         return true;
2291 }
2292
2293 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2294 {
2295         int ret = 0;
2296         int node;
2297         struct kmem_cache_node *n;
2298
2299         drain_cpu_caches(cachep);
2300
2301         check_irq_on();
2302         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2303                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2304
2305                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2306                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2307         }
2308         return (ret ? 1 : 0);
2309 }
2310
2311 #ifdef CONFIG_MEMCG
2312 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2313 {
2314         __kmem_cache_shrink(cachep);
2315 }
2316 #endif
2317
2318 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2319 {
2320         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2321 }
2322
2323 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2324 {
2325         int i;
2326         struct kmem_cache_node *n;
2327
2328         cache_random_seq_destroy(cachep);
2329
2330         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2331
2332         /* NUMA: free the node structures */
2333         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2334                 kfree(n->shared);
2335                 free_alien_cache(n->alien);
2336                 kfree(n);
2337                 cachep->node[i] = NULL;
2338         }
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Get the memory for a slab management obj.
2343  *
2344  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2345  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2346  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2347  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2348  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2349  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2350  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2351  *
2352  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2353  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2354  */
2355 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2356                                    struct page *page, int colour_off,
2357                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2358 {
2359         void *freelist;
2360         void *addr = page_address(page);
2361
2362         page->s_mem = addr + colour_off;
2363         page->active = 0;
2364
2365         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2366                 freelist = NULL;
2367         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2368                 /* Slab management obj is off-slab. */
2369                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2370                                               local_flags, nodeid);
2371                 freelist = kasan_reset_tag(freelist);
2372                 if (!freelist)
2373                         return NULL;
2374         } else {
2375                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2376                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2377                                 cachep->freelist_size;
2378         }
2379
2380         return freelist;
2381 }
2382
2383 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2384 {
2385         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2386 }
2387
2388 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2389                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2390 {
2391         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2392 }
2393
2394 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2395 {
2396 #if DEBUG
2397         int i;
2398
2399         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2400                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2401
2402                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2403                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2404
2405                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2406                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2407                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2408                 }
2409                 /*
2410                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2411                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2412                  * They must also be threaded.
2413                  */
2414                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2415                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2416                                                    objp + obj_offset(cachep));
2417                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2418                         kasan_poison_object_data(
2419                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2420                 }
2421
2422                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2423                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2424                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2425                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2426                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2427                 }
2428                 /* need to poison the objs? */
2429                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2430                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2431                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2432                 }
2433         }
2434 #endif
2435 }
2436
2437 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2438 /* Hold information during a freelist initialization */
2439 union freelist_init_state {
2440         struct {
2441                 unsigned int pos;
2442                 unsigned int *list;
2443                 unsigned int count;
2444         };
2445         struct rnd_state rnd_state;
2446 };
2447
2448 /*
2449  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2450  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2451  */
2452 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2453                                 struct kmem_cache *cachep,
2454                                 unsigned int count)
2455 {
2456         bool ret;
2457         unsigned int rand;
2458
2459         /* Use best entropy available to define a random shift */
2460         rand = get_random_int();
2461
2462         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2463         if (!cachep->random_seq) {
2464                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2465                 ret = false;
2466         } else {
2467                 state->list = cachep->random_seq;
2468                 state->count = count;
2469                 state->pos = rand % count;
2470                 ret = true;
2471         }
2472         return ret;
2473 }
2474
2475 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2476 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2477 {
2478         if (state->pos >= state->count)
2479                 state->pos = 0;
2480         return state->list[state->pos++];
2481 }
2482
2483 /* Swap two freelist entries */
2484 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2485 {
2486         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2487                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2488 }
2489
2490 /*
2491  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2492  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2493  */
2494 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2495 {
2496         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2497         union freelist_init_state state;
2498         bool precomputed;
2499
2500         if (count < 2)
2501                 return false;
2502
2503         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2504
2505         /* Take a random entry as the objfreelist */
2506         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2507                 if (!precomputed)
2508                         objfreelist = count - 1;
2509                 else
2510                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2511                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2512                                                 obj_offset(cachep);
2513                 count--;
2514         }
2515
2516         /*
2517          * On early boot, generate the list dynamically.
2518          * Later use a pre-computed list for speed.
2519          */
2520         if (!precomputed) {
2521                 for (i = 0; i < count; i++)
2522                         set_free_obj(page, i, i);
2523
2524                 /* Fisher-Yates shuffle */
2525                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2526                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2527                         rand %= (i + 1);
2528                         swap_free_obj(page, i, rand);
2529                 }
2530         } else {
2531                 for (i = 0; i < count; i++)
2532                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2533         }
2534
2535         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2536                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2537
2538         return true;
2539 }
2540 #else
2541 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2542                                 struct page *page)
2543 {
2544         return false;
2545 }
2546 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2547
2548 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2549                             struct page *page)
2550 {
2551         int i;
2552         void *objp;
2553         bool shuffled;
2554
2555         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2556
2557         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2558         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2559
2560         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2561                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2562                                                 obj_offset(cachep);
2563         }
2564
2565         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2566                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2567                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2568
2569                 /* constructor could break poison info */
2570                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2571                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2572                         cachep->ctor(objp);
2573                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2574                 }
2575
2576                 if (!shuffled)
2577                         set_free_obj(page, i, i);
2578         }
2579 }
2580
2581 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2582 {
2583         void *objp;
2584
2585         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2586         page->active++;
2587
2588 #if DEBUG
2589         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2590                 set_store_user_dirty(cachep);
2591 #endif
2592
2593         return objp;
2594 }
2595
2596 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2597                         struct page *page, void *objp)
2598 {
2599         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2600 #if DEBUG
2601         unsigned int i;
2602
2603         /* Verify double free bug */
2604         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2605                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2606                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2607                                cachep->name, objp);
2608                         BUG();
2609                 }
2610         }
2611 #endif
2612         page->active--;
2613         if (!page->freelist)
2614                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2615
2616         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2617 }
2618
2619 /*
2620  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2621  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2622  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2623  */
2624 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2625                            void *freelist)
2626 {
2627         page->slab_cache = cache;
2628         page->freelist = freelist;
2629 }
2630
2631 /*
2632  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2633  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2634  */
2635 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2636                                 gfp_t flags, int nodeid)
2637 {
2638         void *freelist;
2639         size_t offset;
2640         gfp_t local_flags;
2641         int page_node;
2642         struct kmem_cache_node *n;
2643         struct page *page;
2644
2645         /*
2646          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2647          * critical path in kmem_cache_alloc().
2648          */
2649         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2650                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2651                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2652                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2653                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2654                 dump_stack();
2655         }
2656         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2657         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2658
2659         check_irq_off();
2660         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2661                 local_irq_enable();
2662
2663         /*
2664          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2665          * 'nodeid'.
2666          */
2667         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2668         if (!page)
2669                 goto failed;
2670
2671         page_node = page_to_nid(page);
2672         n = get_node(cachep, page_node);
2673
2674         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2675         n->colour_next++;
2676         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2677                 n->colour_next = 0;
2678
2679         offset = n->colour_next;
2680         if (offset >= cachep->colour)
2681                 offset = 0;
2682
2683         offset *= cachep->colour_off;
2684
2685         /*
2686          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2687          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2688          * as it should be for slab pages.
2689          */
2690         kasan_poison_slab(page);
2691
2692         /* Get slab management. */
2693         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2694                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2695         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2696                 goto opps1;
2697
2698         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2699
2700         cache_init_objs(cachep, page);
2701
2702         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2703                 local_irq_disable();
2704
2705         return page;
2706
2707 opps1:
2708         kmem_freepages(cachep, page);
2709 failed:
2710         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2711                 local_irq_disable();
2712         return NULL;
2713 }
2714
2715 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2716 {
2717         struct kmem_cache_node *n;
2718         void *list = NULL;
2719
2720         check_irq_off();
2721
2722         if (!page)
2723                 return;
2724
2725         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2726         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2727
2728         spin_lock(&n->list_lock);
2729         n->total_slabs++;
2730         if (!page->active) {
2731                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2732                 n->free_slabs++;
2733         } else
2734                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2735
2736         STATS_INC_GROWN(cachep);
2737         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2738         spin_unlock(&n->list_lock);
2739
2740         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2741 }
2742
2743 #if DEBUG
2744
2745 /*
2746  * Perform extra freeing checks:
2747  * - detect bad pointers.
2748  * - POISON/RED_ZONE checking
2749  */
2750 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2751 {
2752         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2753                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2754                        (unsigned long)objp);
2755                 BUG();
2756         }
2757 }
2758
2759 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2760 {
2761         unsigned long long redzone1, redzone2;
2762
2763         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2764         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2765
2766         /*
2767          * Redzone is ok.
2768          */
2769         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2770                 return;
2771
2772         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2773                 slab_error(cache, "double free detected");
2774         else
2775                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2776
2777         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2778                obj, redzone1, redzone2);
2779 }
2780
2781 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2782                                    unsigned long caller)
2783 {
2784         unsigned int objnr;
2785         struct page *page;
2786
2787         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2788
2789         objp -= obj_offset(cachep);
2790         kfree_debugcheck(objp);
2791         page = virt_to_head_page(objp);
2792
2793         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2794                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2795                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2796                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2797         }
2798         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2799                 set_store_user_dirty(cachep);
2800                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2801         }
2802
2803         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2804
2805         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2806         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2807
2808         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2809                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2810                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2811         }
2812         return objp;
2813 }
2814
2815 #else
2816 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2817 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2818 #endif
2819
2820 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2821                                                 void **list)
2822 {
2823 #if DEBUG
2824         void *next = *list;
2825         void *objp;
2826
2827         while (next) {
2828                 objp = next - obj_offset(cachep);
2829                 next = *(void **)next;
2830                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2831         }
2832 #endif
2833 }
2834
2835 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2836                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2837                                 void **list)
2838 {
2839         /* move slabp to correct slabp list: */
2840         list_del(&page->lru);
2841         if (page->active == cachep->num) {
2842                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2843                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2844 #if DEBUG
2845                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2846                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2847                                 void **objp = page->freelist;
2848
2849                                 *objp = *list;
2850                                 *list = objp;
2851                         }
2852 #endif
2853                         page->freelist = NULL;
2854                 }
2855         } else
2856                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2857 }
2858
2859 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2860 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2861                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2862 {
2863         if (!page)
2864                 return NULL;
2865
2866         if (pfmemalloc)
2867                 return page;
2868
2869         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2870                 return page;
2871
2872         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2873         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2874                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2875                 return page;
2876         }
2877
2878         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2879         list_del(&page->lru);
2880         if (!page->active) {
2881                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2882                 n->free_slabs++;
2883         } else
2884                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2885
2886         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2887                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2888                         return page;
2889         }
2890
2891         n->free_touched = 1;
2892         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2893                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2894                         n->free_slabs--;
2895                         return page;
2896                 }
2897         }
2898
2899         return NULL;
2900 }
2901
2902 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2903 {
2904         struct page *page;
2905
2906         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2907         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2908         if (!page) {
2909                 n->free_touched = 1;
2910                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2911                                                 lru);
2912                 if (page)
2913                         n->free_slabs--;
2914         }
2915
2916         if (sk_memalloc_socks())
2917                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2918
2919         return page;
2920 }
2921
2922 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2923                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2924 {
2925         struct page *page;
2926         void *obj;
2927         void *list = NULL;
2928
2929         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2930                 return NULL;
2931
2932         spin_lock(&n->list_lock);
2933         page = get_first_slab(n, true);
2934         if (!page) {
2935                 spin_unlock(&n->list_lock);
2936                 return NULL;
2937         }
2938
2939         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2940         n->free_objects--;
2941
2942         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2943
2944         spin_unlock(&n->list_lock);
2945         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2946
2947         return obj;
2948 }
2949
2950 /*
2951  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2952  * or cache_grow_end() for new slab
2953  */
2954 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2955                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2956 {
2957         /*
2958          * There must be at least one object available for
2959          * allocation.
2960          */
2961         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2962
2963         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2964                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2965                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2966                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2967
2968                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2969         }
2970
2971         return batchcount;
2972 }
2973
2974 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2975 {
2976         int batchcount;
2977         struct kmem_cache_node *n;
2978         struct array_cache *ac, *shared;
2979         int node;
2980         void *list = NULL;
2981         struct page *page;
2982
2983         check_irq_off();
2984         node = numa_mem_id();
2985
2986         ac = cpu_cache_get(cachep);
2987         batchcount = ac->batchcount;
2988         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2989                 /*
2990                  * If there was little recent activity on this cache, then
2991                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2992                  * refill bouncing.
2993                  */
2994                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2995         }
2996         n = get_node(cachep, node);
2997
2998         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2999         shared = READ_ONCE(n->shared);
3000         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3001                 goto direct_grow;
3002
3003         spin_lock(&n->list_lock);
3004         shared = READ_ONCE(n->shared);
3005
3006         /* See if we can refill from the shared array */
3007         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3008                 shared->touched = 1;
3009                 goto alloc_done;
3010         }
3011
3012         while (batchcount > 0) {
3013                 /* Get slab alloc is to come from. */
3014                 page = get_first_slab(n, false);
3015                 if (!page)
3016                         goto must_grow;
3017
3018                 check_spinlock_acquired(cachep);
3019
3020                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3021                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3022         }
3023
3024 must_grow:
3025         n->free_objects -= ac->avail;
3026 alloc_done:
3027         spin_unlock(&n->list_lock);
3028         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3029
3030 direct_grow:
3031         if (unlikely(!ac->avail)) {
3032                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3033                 if (sk_memalloc_socks()) {
3034                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3035
3036                         if (obj)
3037                                 return obj;
3038                 }
3039
3040                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3041
3042                 /*
3043                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3044                  * then ac could change.
3045                  */
3046                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3047                 if (!ac->avail && page)
3048                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3049                 cache_grow_end(cachep, page);
3050
3051                 if (!ac->avail)
3052                         return NULL;
3053         }
3054         ac->touched = 1;
3055
3056         return ac->entry[--ac->avail];
3057 }
3058
3059 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3060                                                 gfp_t flags)
3061 {
3062         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3063 }
3064
3065 #if DEBUG
3066 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3067                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3068 {
3069         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
3070         if (!objp)
3071                 return objp;
3072         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3073                 check_poison_obj(cachep, objp);
3074                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3075                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3076         }
3077         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3078                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3079
3080         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3081                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3082                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3083                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3084                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3085                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3086                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3087                 }
3088                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3089                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3090         }
3091
3092         objp += obj_offset(cachep);
3093         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3094                 cachep->ctor(objp);
3095         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3096             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3097                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3098                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3099         }
3100         return objp;
3101 }
3102 #else
3103 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3104 #endif
3105
3106 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3107 {
3108         void *objp;
3109         struct array_cache *ac;
3110
3111         check_irq_off();
3112
3113         ac = cpu_cache_get(cachep);
3114         if (likely(ac->avail)) {
3115                 ac->touched = 1;
3116                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3117
3118                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3119                 goto out;
3120         }
3121
3122         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3123         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3124         /*
3125          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3126          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3127          */
3128         ac = cpu_cache_get(cachep);
3129
3130 out:
3131         /*
3132          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3133          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3134          * treat the array pointers as a reference to the object.
3135          */
3136         if (objp)
3137                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3138         return objp;
3139 }
3140
3141 #ifdef CONFIG_NUMA
3142 /*
3143  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3144  *
3145  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3146  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3147  */
3148 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3149 {
3150         int nid_alloc, nid_here;
3151
3152         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3153                 return NULL;
3154         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3155         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3156                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3157         else if (current->mempolicy)
3158                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3159         if (nid_alloc != nid_here)
3160                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3161         return NULL;
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3166  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3167  * available node for available objects. If that fails then we
3168  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3169  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3170  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3171  */
3172 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3173 {
3174         struct zonelist *zonelist;
3175         struct zoneref *z;
3176         struct zone *zone;
3177         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3178         void *obj = NULL;
3179         struct page *page;
3180         int nid;
3181         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3182
3183         if (flags & __GFP_THISNODE)
3184                 return NULL;
3185
3186 retry_cpuset:
3187         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3188         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3189
3190 retry:
3191         /*
3192          * Look through allowed nodes for objects available
3193          * from existing per node queues.
3194          */
3195         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3196                 nid = zone_to_nid(zone);
3197
3198                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3199                         get_node(cache, nid) &&
3200                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3201                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3202                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3203                                 if (obj)
3204                                         break;
3205                 }
3206         }
3207
3208         if (!obj) {
3209                 /*
3210                  * This allocation will be performed within the constraints
3211                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3212                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3213                  * set and go into memory reserves if necessary.
3214                  */
3215                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3216                 cache_grow_end(cache, page);
3217                 if (page) {
3218                         nid = page_to_nid(page);
3219                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3220                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3221
3222                         /*
3223                          * Another processor may allocate the objects in
3224                          * the slab since we are not holding any locks.
3225                          */
3226                         if (!obj)
3227                                 goto retry;
3228                 }
3229         }
3230
3231         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3232                 goto retry_cpuset;
3233         return obj;
3234 }
3235
3236 /*
3237  * A interface to enable slab creation on nodeid
3238  */
3239 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3240                                 int nodeid)
3241 {
3242         struct page *page;
3243         struct kmem_cache_node *n;
3244         void *obj = NULL;
3245         void *list = NULL;
3246
3247         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3248         n = get_node(cachep, nodeid);
3249         BUG_ON(!n);
3250
3251         check_irq_off();
3252         spin_lock(&n->list_lock);
3253         page = get_first_slab(n, false);
3254         if (!page)
3255                 goto must_grow;
3256
3257         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3258
3259         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3260         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3261         STATS_SET_HIGH(cachep);
3262
3263         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3264
3265         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3266         n->free_objects--;
3267
3268         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3269
3270         spin_unlock(&n->list_lock);
3271         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3272         return obj;
3273
3274 must_grow:
3275         spin_unlock(&n->list_lock);
3276         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3277         if (page) {
3278                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3279                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3280         }
3281         cache_grow_end(cachep, page);
3282
3283         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3284 }
3285
3286 static __always_inline void *
3287 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3288                    unsigned long caller)
3289 {
3290         unsigned long save_flags;
3291         void *ptr;
3292         int slab_node = numa_mem_id();
3293
3294         flags &= gfp_allowed_mask;
3295         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3296         if (unlikely(!cachep))
3297                 return NULL;
3298
3299         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3300         local_irq_save(save_flags);
3301
3302         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3303                 nodeid = slab_node;
3304
3305         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3306                 /* Node not bootstrapped yet */
3307                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3308                 goto out;
3309         }
3310
3311         if (nodeid == slab_node) {
3312                 /*
3313                  * Use the locally cached objects if possible.
3314                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3315                  * to other nodes. It may fail while we still have
3316                  * objects on other nodes available.
3317                  */
3318                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3319                 if (ptr)
3320                         goto out;
3321         }
3322         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3323         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3324   out:
3325         local_irq_restore(save_flags);
3326         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3327
3328         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3329                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3330
3331         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3332         return ptr;
3333 }
3334
3335 static __always_inline void *
3336 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3337 {
3338         void *objp;
3339
3340         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3341                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3342                 if (objp)
3343                         goto out;
3344         }
3345         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3346
3347         /*
3348          * We may just have run out of memory on the local node.
3349          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3350          */
3351         if (!objp)
3352                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3353
3354   out:
3355         return objp;
3356 }
3357 #else
3358
3359 static __always_inline void *
3360 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3361 {
3362         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3363 }
3364
3365 #endif /* CONFIG_NUMA */
3366
3367 static __always_inline void *
3368 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3369 {
3370         unsigned long save_flags;
3371         void *objp;
3372
3373         flags &= gfp_allowed_mask;
3374         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3375         if (unlikely(!cachep))
3376                 return NULL;
3377
3378         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3379         local_irq_save(save_flags);
3380         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3381         local_irq_restore(save_flags);
3382         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3383         prefetchw(objp);
3384
3385         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3386                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3387
3388         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3389         return objp;
3390 }
3391
3392 /*
3393  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3394  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3395  */
3396 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3397                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3398 {
3399         int i;
3400         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3401         struct page *page;
3402
3403         n->free_objects += nr_objects;
3404
3405         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3406                 void *objp;
3407                 struct page *page;
3408
3409                 objp = objpp[i];
3410
3411                 page = virt_to_head_page(objp);
3412                 list_del(&page->lru);
3413                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3414                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3415                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3416
3417                 /* fixup slab chains */
3418                 if (page->active == 0) {
3419                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3420                         n->free_slabs++;
3421                 } else {
3422                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3423                          * partial list on free - maximum time for the
3424                          * other objects to be freed, too.
3425                          */
3426                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3427                 }
3428         }
3429
3430         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3431                 n->free_objects -= cachep->num;
3432
3433                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3434                 list_move(&page->lru, list);
3435                 n->free_slabs--;
3436                 n->total_slabs--;
3437         }
3438 }
3439
3440 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3441 {
3442         int batchcount;
3443         struct kmem_cache_node *n;
3444         int node = numa_mem_id();
3445         LIST_HEAD(list);
3446
3447         batchcount = ac->batchcount;
3448
3449         check_irq_off();
3450         n = get_node(cachep, node);
3451         spin_lock(&n->list_lock);
3452         if (n->shared) {
3453                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3454                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3455                 if (max) {
3456                         if (batchcount > max)
3457                                 batchcount = max;
3458                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3459                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3460                         shared_array->avail += batchcount;
3461                         goto free_done;
3462                 }
3463         }
3464
3465         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3466 free_done:
3467 #if STATS
3468         {
3469                 int i = 0;
3470                 struct page *page;
3471
3472                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3473                         BUG_ON(page->active);
3474
3475                         i++;
3476                 }
3477                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3478         }
3479 #endif
3480         spin_unlock(&n->list_lock);
3481         slabs_destroy(cachep, &list);
3482         ac->avail -= batchcount;
3483         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3484 }
3485
3486 /*
3487  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3488  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3489  */
3490 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3491                                          unsigned long caller)
3492 {
3493         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3494         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3495                 return;
3496
3497         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3498 }
3499
3500 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3501                 unsigned long caller)
3502 {
3503         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3504
3505         check_irq_off();
3506         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3507         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3508
3509         /*
3510          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3511          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3512          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3513          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3514          * the cache.
3515          */
3516         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3517                 return;
3518
3519         if (ac->avail < ac->limit) {
3520                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3521         } else {
3522                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3523                 cache_flusharray(cachep, ac);
3524         }
3525
3526         if (sk_memalloc_socks()) {
3527                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3528
3529                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3530                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3531                         return;
3532                 }
3533         }
3534
3535         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3536 }
3537
3538 /**
3539  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3540  * @cachep: The cache to allocate from.
3541  * @flags: See kmalloc().
3542  *
3543  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3544  * if the cache has no available objects.
3545  */
3546 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3547 {
3548         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3549
3550         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3551                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3552
3553         return ret;
3554 }
3555 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3556
3557 static __always_inline void
3558 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3559                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3560 {
3561         size_t i;
3562
3563         for (i = 0; i < size; i++)
3564                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3565 }
3566
3567 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3568                           void **p)
3569 {
3570         size_t i;
3571
3572         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3573         if (!s)
3574                 return 0;
3575
3576         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3577
3578         local_irq_disable();
3579         for (i = 0; i < size; i++) {
3580                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3581
3582                 if (unlikely(!objp))
3583                         goto error;
3584                 p[i] = objp;
3585         }
3586         local_irq_enable();
3587
3588         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3589
3590         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3591         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3592                 for (i = 0; i < size; i++)
3593                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3594
3595         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3596         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3597         return size;
3598 error:
3599         local_irq_enable();
3600         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3601         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3602         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3603         return 0;
3604 }
3605 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3606
3607 #ifdef CONFIG_TRACING
3608 void *
3609 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3610 {
3611         void *ret;
3612
3613         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3614
3615         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3616         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3617                       size, cachep->size, flags);
3618         return ret;
3619 }
3620 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3621 #endif
3622
3623 #ifdef CONFIG_NUMA
3624 /**
3625  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3626  * @cachep: The cache to allocate from.
3627  * @flags: See kmalloc().
3628  * @nodeid: node number of the target node.
3629  *
3630  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3631  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3632  *
3633  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3634  */
3635 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3636 {
3637         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3638
3639         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3640                                     cachep->object_size, cachep->size,
3641                                     flags, nodeid);
3642
3643         return ret;
3644 }
3645 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3646
3647 #ifdef CONFIG_TRACING
3648 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3649                                   gfp_t flags,
3650                                   int nodeid,
3651                                   size_t size)
3652 {
3653         void *ret;
3654
3655         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3656
3657         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3658         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3659                            size, cachep->size,
3660                            flags, nodeid);
3661         return ret;
3662 }
3663 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3664 #endif
3665
3666 static __always_inline void *
3667 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3668 {
3669         struct kmem_cache *cachep;
3670         void *ret;
3671
3672         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3673                 return NULL;
3674         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3675         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3676                 return cachep;
3677         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3678         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3679
3680         return ret;
3681 }
3682
3683 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3684 {
3685         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3686 }
3687 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3688
3689 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3690                 int node, unsigned long caller)
3691 {
3692         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3693 }
3694 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3695 #endif /* CONFIG_NUMA */
3696
3697 /**
3698  * __do_kmalloc - allocate memory
3699  * @size: how many bytes of memory are required.
3700  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3701  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3702  */
3703 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3704                                           unsigned long caller)
3705 {
3706         struct kmem_cache *cachep;
3707         void *ret;
3708
3709         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3710                 return NULL;
3711         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3712         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3713                 return cachep;
3714         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3715
3716         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3717         trace_kmalloc(caller, ret,
3718                       size, cachep->size, flags);
3719
3720         return ret;
3721 }
3722
3723 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3724 {
3725         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3726 }
3727 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3728
3729 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3730 {
3731         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3732 }
3733 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3734
3735 /**
3736  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3737  * @cachep: The cache the allocation was from.
3738  * @objp: The previously allocated object.
3739  *
3740  * Free an object which was previously allocated from this
3741  * cache.
3742  */
3743 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3744 {
3745         unsigned long flags;
3746         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3747         if (!cachep)
3748                 return;
3749
3750         local_irq_save(flags);
3751         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3752         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3753                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3754         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3755         local_irq_restore(flags);
3756
3757         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3758 }
3759 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3760
3761 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3762 {
3763         struct kmem_cache *s;
3764         size_t i;
3765
3766         local_irq_disable();
3767         for (i = 0; i < size; i++) {
3768                 void *objp = p[i];
3769
3770                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3771                         s = virt_to_cache(objp);
3772                 else
3773                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3774
3775                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3776                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3777                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3778
3779                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3780         }
3781         local_irq_enable();
3782
3783         /* FIXME: add tracing */
3784 }
3785 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3786
3787 /**
3788  * kfree - free previously allocated memory
3789  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3790  *
3791  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3792  *
3793  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3794  * or you will run into trouble.
3795  */
3796 void kfree(const void *objp)
3797 {
3798         struct kmem_cache *c;
3799         unsigned long flags;
3800
3801         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3802
3803         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3804                 return;
3805         local_irq_save(flags);
3806         kfree_debugcheck(objp);
3807         c = virt_to_cache(objp);
3808         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3809
3810         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3811         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3812         local_irq_restore(flags);
3813 }
3814 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3815
3816 /*
3817  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3818  */
3819 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3820 {
3821         int ret;
3822         int node;
3823         struct kmem_cache_node *n;
3824
3825         for_each_online_node(node) {
3826                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3827                 if (ret)
3828                         goto fail;
3829
3830         }
3831
3832         return 0;
3833
3834 fail:
3835         if (!cachep->list.next) {
3836                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3837                 node--;
3838                 while (node >= 0) {
3839                         n = get_node(cachep, node);
3840                         if (n) {
3841                                 kfree(n->shared);
3842                                 free_alien_cache(n->alien);
3843                                 kfree(n);
3844                                 cachep->node[node] = NULL;
3845                         }
3846                         node--;
3847                 }
3848         }
3849         return -ENOMEM;
3850 }
3851
3852 /* Always called with the slab_mutex held */
3853 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3854                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3855 {
3856         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3857         int cpu;
3858
3859         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3860         if (!cpu_cache)
3861                 return -ENOMEM;
3862
3863         prev = cachep->cpu_cache;
3864         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3865         /*
3866          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3867          * cpus, so skip the IPIs.
3868          */
3869         if (prev)
3870                 kick_all_cpus_sync();
3871
3872         check_irq_on();
3873         cachep->batchcount = batchcount;
3874         cachep->limit = limit;
3875         cachep->shared = shared;
3876
3877         if (!prev)
3878                 goto setup_node;
3879
3880         for_each_online_cpu(cpu) {
3881                 LIST_HEAD(list);
3882                 int node;
3883                 struct kmem_cache_node *n;
3884                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3885
3886                 node = cpu_to_mem(cpu);
3887                 n = get_node(cachep, node);
3888                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3889                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3890                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3891                 slabs_destroy(cachep, &list);
3892         }
3893         free_percpu(prev);
3894
3895 setup_node:
3896         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3897 }
3898
3899 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3900                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3901 {
3902         int ret;
3903         struct kmem_cache *c;
3904
3905         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3906
3907         if (slab_state < FULL)
3908                 return ret;
3909
3910         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3911                 return ret;
3912
3913         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3914         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3915                 /* return value determined by the root cache only */
3916                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3917         }
3918
3919         return ret;
3920 }
3921
3922 /* Called with slab_mutex held always */
3923 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3924 {
3925         int err;
3926         int limit = 0;
3927         int shared = 0;
3928         int batchcount = 0;
3929
3930         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3931         if (err)
3932                 goto end;
3933
3934         if (!is_root_cache(cachep)) {
3935                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3936                 limit = root->limit;
3937                 shared = root->shared;
3938                 batchcount = root->batchcount;
3939         }
3940
3941         if (limit && shared && batchcount)
3942                 goto skip_setup;
3943         /*
3944          * The head array serves three purposes:
3945          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3946          * - reduce the number of spinlock operations.
3947          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3948          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3949          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3950          * Bonwick.
3951          */
3952         if (cachep->size > 131072)
3953                 limit = 1;
3954         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3955                 limit = 8;
3956         else if (cachep->size > 1024)
3957                 limit = 24;
3958         else if (cachep->size > 256)
3959                 limit = 54;
3960         else
3961                 limit = 120;
3962
3963         /*
3964          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3965          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3966          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3967          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3968          * replaces Bonwick's magazine layer.
3969          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3970          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3971          */
3972         shared = 0;
3973         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3974                 shared = 8;
3975
3976 #if DEBUG
3977         /*
3978          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3979          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3980          */
3981         if (limit > 32)
3982                 limit = 32;
3983 #endif
3984         batchcount = (limit + 1) / 2;
3985 skip_setup:
3986         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3987 end:
3988         if (err)
3989                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3990                        cachep->name, -err);
3991         return err;
3992 }
3993
3994 /*
3995  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3996  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3997  * if drain_array() is used on the shared array.
3998  */
3999 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4000                          struct array_cache *ac, int node)
4001 {
4002         LIST_HEAD(list);
4003
4004         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4005         check_mutex_acquired();
4006
4007         if (!ac || !ac->avail)
4008                 return;
4009
4010         if (ac->touched) {
4011                 ac->touched = 0;
4012                 return;
4013         }
4014
4015         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4016         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4017         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4018
4019         slabs_destroy(cachep, &list);
4020 }
4021
4022 /**
4023  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4024  * @w: work descriptor
4025  *
4026  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4027  * Purpose:
4028  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4029  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4030  *
4031  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4032  * again on the next iteration.
4033  */
4034 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4035 {
4036         struct kmem_cache *searchp;
4037         struct kmem_cache_node *n;
4038         int node = numa_mem_id();
4039         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4040
4041         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4042                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4043                 goto out;
4044
4045         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4046                 check_irq_on();
4047
4048                 /*
4049                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4050                  * have established with reasonable certainty that
4051                  * we can do some work if the lock was obtained.
4052                  */
4053                 n = get_node(searchp, node);
4054
4055                 reap_alien(searchp, n);
4056
4057                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4058
4059                 /*
4060                  * These are racy checks but it does not matter
4061                  * if we skip one check or scan twice.
4062                  */
4063                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4064                         goto next;
4065
4066                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4067
4068                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4069
4070                 if (n->free_touched)
4071                         n->free_touched = 0;
4072                 else {
4073                         int freed;
4074
4075                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4076                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4077                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4078                 }
4079 next:
4080                 cond_resched();
4081         }
4082         check_irq_on();
4083         mutex_unlock(&slab_mutex);
4084         next_reap_node();
4085 out:
4086         /* Set up the next iteration */
4087         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4088                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4089 }
4090
4091 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4092 {
4093         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4094         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4095         unsigned long free_slabs = 0;
4096         int node;
4097         struct kmem_cache_node *n;
4098
4099         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4100                 check_irq_on();
4101                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4102
4103                 total_slabs += n->total_slabs;
4104                 free_slabs += n->free_slabs;
4105                 free_objs += n->free_objects;
4106
4107                 if (n->shared)
4108                         shared_avail += n->shared->avail;
4109
4110                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4111         }
4112         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4113         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4114         active_objs = num_objs - free_objs;
4115
4116         sinfo->active_objs = active_objs;
4117         sinfo->num_objs = num_objs;
4118         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4119         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4120         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4121         sinfo->limit = cachep->limit;
4122         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4123         sinfo->shared = cachep->shared;
4124         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4125         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4126 }
4127
4128 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4129 {
4130 #if STATS
4131         {                       /* node stats */
4132                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4133                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4134                 unsigned long grown = cachep->grown;
4135                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4136                 unsigned long errors = cachep->errors;
4137                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4138                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4139                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4140                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4141
4142                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4143                            allocs, high, grown,
4144                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4145                            node_frees, overflows);
4146         }
4147         /* cpu stats */
4148         {
4149                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4150                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4151                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4152                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4153
4154                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4155                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4156         }
4157 #endif
4158 }
4159
4160 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4161 /**
4162  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4163  * @file: unused
4164  * @buffer: user buffer
4165  * @count: data length
4166  * @ppos: unused
4167  */
4168 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4169                        size_t count, loff_t *ppos)
4170 {
4171         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4172         int limit, batchcount, shared, res;
4173         struct kmem_cache *cachep;
4174
4175         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4176                 return -EINVAL;
4177         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4178                 return -EFAULT;
4179         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4180
4181         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4182         if (!tmp)
4183                 return -EINVAL;
4184         *tmp = '\0';
4185         tmp++;
4186         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4187                 return -EINVAL;
4188
4189         /* Find the cache in the chain of caches. */
4190         mutex_lock(&slab_mutex);
4191         res = -EINVAL;
4192         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4193                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4194                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4195                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4196                                 res = 0;
4197                         } else {
4198                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4199                                                        batchcount, shared,
4200                                                        GFP_KERNEL);
4201                         }
4202                         break;
4203                 }
4204         }
4205         mutex_unlock(&slab_mutex);
4206         if (res >= 0)
4207                 res = count;
4208         return res;
4209 }
4210
4211 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4212
4213 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4214 {
4215         unsigned long *p;
4216         int l;
4217         if (!v)
4218                 return 1;
4219         l = n[1];
4220         p = n + 2;
4221         while (l) {
4222                 int i = l/2;
4223                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4224                 if (*q == v) {
4225                         q[1]++;
4226                         return 1;
4227                 }
4228                 if (*q > v) {
4229                         l = i;
4230                 } else {
4231                         p = q + 2;
4232                         l -= i + 1;
4233                 }
4234         }
4235         if (++n[1] == n[0])
4236                 return 0;
4237         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4238         p[0] = v;
4239         p[1] = 1;
4240         return 1;
4241 }
4242
4243 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4244                                                 struct page *page)
4245 {
4246         void *p;
4247         int i, j;
4248         unsigned long v;
4249
4250         if (n[0] == n[1])
4251                 return;
4252         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4253                 bool active = true;
4254
4255                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4256                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4257                                 active = false;
4258                                 break;
4259                         }
4260                 }
4261
4262                 if (!active)
4263                         continue;
4264
4265                 /*
4266                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4267                  * mapping is established when actual object allocation and
4268                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4269                  * cache.
4270                  */
4271                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4272                         continue;
4273
4274                 if (!add_caller(n, v))
4275                         return;
4276         }
4277 }
4278
4279 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4280 {
4281 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4282         unsigned long offset, size;
4283         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4284
4285         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4286                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4287                 if (modname[0])
4288                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4289                 return;
4290         }
4291 #endif
4292         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4293 }
4294
4295 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4296 {
4297         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4298         struct page *page;
4299         struct kmem_cache_node *n;
4300         const char *name;
4301         unsigned long *x = m->private;
4302         int node;
4303         int i;
4304
4305         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4306                 return 0;
4307         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4308                 return 0;
4309
4310         /*
4311          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4312          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4313          * during the processing, information would be wrong so restart
4314          * whole processing.
4315          */
4316         do {
4317                 set_store_user_clean(cachep);
4318                 drain_cpu_caches(cachep);
4319
4320                 x[1] = 0;
4321
4322                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4323
4324                         check_irq_on();
4325                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4326
4327                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4328                                 handle_slab(x, cachep, page);
4329                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4330                                 handle_slab(x, cachep, page);
4331                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4332                 }
4333         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4334
4335         name = cachep->name;
4336         if (x[0] == x[1]) {
4337                 /* Increase the buffer size */
4338                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4339                 m->private = kcalloc(x[0] * 4, sizeof(unsigned long),
4340                                      GFP_KERNEL);
4341                 if (!m->private) {
4342                         /* Too bad, we are really out */
4343                         m->private = x;
4344                         mutex_lock(&slab_mutex);
4345                         return -ENOMEM;
4346                 }
4347                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4348                 kfree(x);
4349                 mutex_lock(&slab_mutex);
4350                 /* Now make sure this entry will be retried */
4351                 m->count = m->size;
4352                 return 0;
4353         }
4354         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4355                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4356                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4357                 seq_putc(m, '\n');
4358         }
4359
4360         return 0;
4361 }
4362
4363 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4364         .start = slab_start,
4365         .next = slab_next,
4366         .stop = slab_stop,
4367         .show = leaks_show,
4368 };
4369
4370 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4371 {
4372         unsigned long *n;
4373
4374         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4375         if (!n)
4376                 return -ENOMEM;
4377
4378         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4379
4380         return 0;
4381 }
4382
4383 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4384         .open           = slabstats_open,
4385         .read           = seq_read,
4386         .llseek         = seq_lseek,
4387         .release        = seq_release_private,
4388 };
4389 #endif
4390
4391 static int __init slab_proc_init(void)
4392 {
4393 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4394         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4395 #endif
4396         return 0;
4397 }
4398 module_init(slab_proc_init);
4399
4400 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4401 /*
4402  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4403  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4404  * cache's usercopy region.
4405  *
4406  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4407  * to indicate an error.
4408  */
4409 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4410                          bool to_user)
4411 {
4412         struct kmem_cache *cachep;
4413         unsigned int objnr;
4414         unsigned long offset;
4415
4416         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4417
4418         /* Find and validate object. */
4419         cachep = page->slab_cache;
4420         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4421         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4422
4423         /* Find offset within object. */
4424         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4425
4426         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4427         if (offset >= cachep->useroffset &&
4428             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4429             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4430                 return;
4431
4432         /*
4433          * If the copy is still within the allocated object, produce
4434          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4435          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4436          * whitelists.
4437          */
4438         if (usercopy_fallback &&
4439             offset <= cachep->object_size &&
4440             n <= cachep->object_size - offset) {
4441                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4442                 return;
4443         }
4444
4445         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4446 }
4447 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4448
4449 /**
4450  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4451  * @objp: Pointer to the object
4452  *
4453  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4454  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4455  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4456  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4457  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4458  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4459  * must not be freed during the duration of the call.
4460  */
4461 size_t ksize(const void *objp)
4462 {
4463         size_t size;
4464
4465         BUG_ON(!objp);
4466         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4467                 return 0;
4468
4469         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4470         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4471          * so we need to unpoison this area.
4472          */
4473         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4474
4475         return size;
4476 }
4477 EXPORT_SYMBOL(ksize);