mm, oom: fix use-after-free in oom_kill_process
[platform/kernel/linux-exynos.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  (0x40000000UL)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
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 /*
410  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
411  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
412  *   we can replace (offset / cache->size) by
413  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
414  */
415 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
416                                         const struct page *page, void *obj)
417 {
418         u32 offset = (obj - page->s_mem);
419         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
420 }
421
422 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
423 /* internal cache of cache description objs */
424 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
425         .batchcount = 1,
426         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
427         .shared = 1,
428         .size = sizeof(struct kmem_cache),
429         .name = "kmem_cache",
430 };
431
432 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
433
434 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
435 {
436         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
437 }
438
439 /*
440  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
441  */
442 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
443                 unsigned long flags, size_t *left_over)
444 {
445         unsigned int num;
446         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
447
448         /*
449          * The slab management structure can be either off the slab or
450          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
451          * slab is used for:
452          *
453          * - @buffer_size bytes for each object
454          * - One freelist_idx_t for each object
455          *
456          * We don't need to consider alignment of freelist because
457          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
458          * at the correct alignment.
459          *
460          * If the slab management structure is off the slab, then the
461          * alignment will already be calculated into the size. Because
462          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
463          * correct alignment when allocated.
464          */
465         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
466                 num = slab_size / buffer_size;
467                 *left_over = slab_size % buffer_size;
468         } else {
469                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
470                 *left_over = slab_size %
471                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
472         }
473
474         return num;
475 }
476
477 #if DEBUG
478 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
479
480 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
481                         char *msg)
482 {
483         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
484                function, cachep->name, msg);
485         dump_stack();
486         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
487 }
488 #endif
489
490 /*
491  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
492  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
493  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
494  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
495  * line
496   */
497
498 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
499 static int __init noaliencache_setup(char *s)
500 {
501         use_alien_caches = 0;
502         return 1;
503 }
504 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
505
506 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
507 {
508         get_option(&str, &slab_max_order);
509         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
510                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
511         slab_max_order_set = true;
512
513         return 1;
514 }
515 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
516
517 #ifdef CONFIG_NUMA
518 /*
519  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
520  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
521  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
522  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
523  */
524 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
525
526 static void init_reap_node(int cpu)
527 {
528         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
529                                                     node_online_map);
530 }
531
532 static void next_reap_node(void)
533 {
534         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
535
536         node = next_node_in(node, node_online_map);
537         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
538 }
539
540 #else
541 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
542 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
543 #endif
544
545 /*
546  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
547  * via the workqueue/eventd.
548  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
549  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
550  * lock.
551  */
552 static void start_cpu_timer(int cpu)
553 {
554         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
555
556         if (reap_work->work.func == NULL) {
557                 init_reap_node(cpu);
558                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
559                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
560                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
561         }
562 }
563
564 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
565 {
566         /*
567          * The array_cache structures contain pointers to free object.
568          * However, when such objects are allocated or transferred to another
569          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
570          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
571          * not scan such objects.
572          */
573         kmemleak_no_scan(ac);
574         if (ac) {
575                 ac->avail = 0;
576                 ac->limit = limit;
577                 ac->batchcount = batch;
578                 ac->touched = 0;
579         }
580 }
581
582 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
583                                             int batchcount, gfp_t gfp)
584 {
585         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
586         struct array_cache *ac = NULL;
587
588         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
589         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
590         return ac;
591 }
592
593 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
594                                         struct page *page, void *objp)
595 {
596         struct kmem_cache_node *n;
597         int page_node;
598         LIST_HEAD(list);
599
600         page_node = page_to_nid(page);
601         n = get_node(cachep, page_node);
602
603         spin_lock(&n->list_lock);
604         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
605         spin_unlock(&n->list_lock);
606
607         slabs_destroy(cachep, &list);
608 }
609
610 /*
611  * Transfer objects in one arraycache to another.
612  * Locking must be handled by the caller.
613  *
614  * Return the number of entries transferred.
615  */
616 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
617                 struct array_cache *from, unsigned int max)
618 {
619         /* Figure out how many entries to transfer */
620         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
621
622         if (!nr)
623                 return 0;
624
625         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
626                         sizeof(void *) *nr);
627
628         from->avail -= nr;
629         to->avail += nr;
630         return nr;
631 }
632
633 #ifndef CONFIG_NUMA
634
635 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
636 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
637
638 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
639                                                 int limit, gfp_t gfp)
640 {
641         return NULL;
642 }
643
644 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
645 {
646 }
647
648 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
649 {
650         return 0;
651 }
652
653 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
654                 gfp_t flags)
655 {
656         return NULL;
657 }
658
659 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
660                  gfp_t flags, int nodeid)
661 {
662         return NULL;
663 }
664
665 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
666 {
667         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
668 }
669
670 #else   /* CONFIG_NUMA */
671
672 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
673 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
674
675 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
676                                                 int batch, gfp_t gfp)
677 {
678         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
679         struct alien_cache *alc = NULL;
680
681         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
682         if (alc) {
683                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
684                 spin_lock_init(&alc->lock);
685         }
686         return alc;
687 }
688
689 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
690 {
691         struct alien_cache **alc_ptr;
692         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
693         int i;
694
695         if (limit > 1)
696                 limit = 12;
697         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
698         if (!alc_ptr)
699                 return NULL;
700
701         for_each_node(i) {
702                 if (i == node || !node_online(i))
703                         continue;
704                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
705                 if (!alc_ptr[i]) {
706                         for (i--; i >= 0; i--)
707                                 kfree(alc_ptr[i]);
708                         kfree(alc_ptr);
709                         return NULL;
710                 }
711         }
712         return alc_ptr;
713 }
714
715 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
716 {
717         int i;
718
719         if (!alc_ptr)
720                 return;
721         for_each_node(i)
722             kfree(alc_ptr[i]);
723         kfree(alc_ptr);
724 }
725
726 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
727                                 struct array_cache *ac, int node,
728                                 struct list_head *list)
729 {
730         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
731
732         if (ac->avail) {
733                 spin_lock(&n->list_lock);
734                 /*
735                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
736                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
737                  * into the free lists and getting them back later.
738                  */
739                 if (n->shared)
740                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
741
742                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
743                 ac->avail = 0;
744                 spin_unlock(&n->list_lock);
745         }
746 }
747
748 /*
749  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
750  */
751 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
752 {
753         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
754
755         if (n->alien) {
756                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
757                 struct array_cache *ac;
758
759                 if (alc) {
760                         ac = &alc->ac;
761                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
762                                 LIST_HEAD(list);
763
764                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
765                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
766                                 slabs_destroy(cachep, &list);
767                         }
768                 }
769         }
770 }
771
772 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
773                                 struct alien_cache **alien)
774 {
775         int i = 0;
776         struct alien_cache *alc;
777         struct array_cache *ac;
778         unsigned long flags;
779
780         for_each_online_node(i) {
781                 alc = alien[i];
782                 if (alc) {
783                         LIST_HEAD(list);
784
785                         ac = &alc->ac;
786                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
787                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
788                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
789                         slabs_destroy(cachep, &list);
790                 }
791         }
792 }
793
794 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
795                                 int node, int page_node)
796 {
797         struct kmem_cache_node *n;
798         struct alien_cache *alien = NULL;
799         struct array_cache *ac;
800         LIST_HEAD(list);
801
802         n = get_node(cachep, node);
803         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
804         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
805                 alien = n->alien[page_node];
806                 ac = &alien->ac;
807                 spin_lock(&alien->lock);
808                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
809                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
810                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
811                 }
812                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
813                 spin_unlock(&alien->lock);
814                 slabs_destroy(cachep, &list);
815         } else {
816                 n = get_node(cachep, page_node);
817                 spin_lock(&n->list_lock);
818                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
819                 spin_unlock(&n->list_lock);
820                 slabs_destroy(cachep, &list);
821         }
822         return 1;
823 }
824
825 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
826 {
827         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
828         int node = numa_mem_id();
829         /*
830          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
831          * cache on this cpu.
832          */
833         if (likely(node == page_node))
834                 return 0;
835
836         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
837 }
838
839 /*
840  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
841  * warn about failures.
842  */
843 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
844 {
845         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
846 }
847 #endif
848
849 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
850 {
851         struct kmem_cache_node *n;
852
853         /*
854          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
855          * begin anything. Make sure some other cpu on this
856          * node has not already allocated this
857          */
858         n = get_node(cachep, node);
859         if (n) {
860                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
861                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
862                                 cachep->num;
863                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
864
865                 return 0;
866         }
867
868         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
869         if (!n)
870                 return -ENOMEM;
871
872         kmem_cache_node_init(n);
873         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
874                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
875
876         n->free_limit =
877                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
878
879         /*
880          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
881          * come and go.  slab_mutex is sufficient
882          * protection here.
883          */
884         cachep->node[node] = n;
885
886         return 0;
887 }
888
889 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
890 /*
891  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
892  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
893  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
894  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
895  * already in use.
896  *
897  * Must hold slab_mutex.
898  */
899 static int init_cache_node_node(int node)
900 {
901         int ret;
902         struct kmem_cache *cachep;
903
904         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
905                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
906                 if (ret)
907                         return ret;
908         }
909
910         return 0;
911 }
912 #endif
913
914 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
915                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
916 {
917         int ret = -ENOMEM;
918         struct kmem_cache_node *n;
919         struct array_cache *old_shared = NULL;
920         struct array_cache *new_shared = NULL;
921         struct alien_cache **new_alien = NULL;
922         LIST_HEAD(list);
923
924         if (use_alien_caches) {
925                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
926                 if (!new_alien)
927                         goto fail;
928         }
929
930         if (cachep->shared) {
931                 new_shared = alloc_arraycache(node,
932                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
933                 if (!new_shared)
934                         goto fail;
935         }
936
937         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
938         if (ret)
939                 goto fail;
940
941         n = get_node(cachep, node);
942         spin_lock_irq(&n->list_lock);
943         if (n->shared && force_change) {
944                 free_block(cachep, n->shared->entry,
945                                 n->shared->avail, node, &list);
946                 n->shared->avail = 0;
947         }
948
949         if (!n->shared || force_change) {
950                 old_shared = n->shared;
951                 n->shared = new_shared;
952                 new_shared = NULL;
953         }
954
955         if (!n->alien) {
956                 n->alien = new_alien;
957                 new_alien = NULL;
958         }
959
960         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
961         slabs_destroy(cachep, &list);
962
963         /*
964          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
965          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
966          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
967          * freed after synchronize_sched().
968          */
969         if (old_shared && force_change)
970                 synchronize_sched();
971
972 fail:
973         kfree(old_shared);
974         kfree(new_shared);
975         free_alien_cache(new_alien);
976
977         return ret;
978 }
979
980 #ifdef CONFIG_SMP
981
982 static void cpuup_canceled(long cpu)
983 {
984         struct kmem_cache *cachep;
985         struct kmem_cache_node *n = NULL;
986         int node = cpu_to_mem(cpu);
987         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
988
989         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
990                 struct array_cache *nc;
991                 struct array_cache *shared;
992                 struct alien_cache **alien;
993                 LIST_HEAD(list);
994
995                 n = get_node(cachep, node);
996                 if (!n)
997                         continue;
998
999                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1000
1001                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1002                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1003
1004                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1005                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1006                 if (nc) {
1007                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1008                         nc->avail = 0;
1009                 }
1010
1011                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1012                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1013                         goto free_slab;
1014                 }
1015
1016                 shared = n->shared;
1017                 if (shared) {
1018                         free_block(cachep, shared->entry,
1019                                    shared->avail, node, &list);
1020                         n->shared = NULL;
1021                 }
1022
1023                 alien = n->alien;
1024                 n->alien = NULL;
1025
1026                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1027
1028                 kfree(shared);
1029                 if (alien) {
1030                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1031                         free_alien_cache(alien);
1032                 }
1033
1034 free_slab:
1035                 slabs_destroy(cachep, &list);
1036         }
1037         /*
1038          * In the previous loop, all the objects were freed to
1039          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1040          * shrink each nodelist to its limit.
1041          */
1042         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1043                 n = get_node(cachep, node);
1044                 if (!n)
1045                         continue;
1046                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1047         }
1048 }
1049
1050 static int cpuup_prepare(long cpu)
1051 {
1052         struct kmem_cache *cachep;
1053         int node = cpu_to_mem(cpu);
1054         int err;
1055
1056         /*
1057          * We need to do this right in the beginning since
1058          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1059          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1060          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1061          */
1062         err = init_cache_node_node(node);
1063         if (err < 0)
1064                 goto bad;
1065
1066         /*
1067          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1068          * array caches
1069          */
1070         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1071                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1072                 if (err)
1073                         goto bad;
1074         }
1075
1076         return 0;
1077 bad:
1078         cpuup_canceled(cpu);
1079         return -ENOMEM;
1080 }
1081
1082 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1083 {
1084         int err;
1085
1086         mutex_lock(&slab_mutex);
1087         err = cpuup_prepare(cpu);
1088         mutex_unlock(&slab_mutex);
1089         return err;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1094  * offline.
1095  *
1096  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1097  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1098  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1099  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1100  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1101  */
1102 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1103 {
1104         mutex_lock(&slab_mutex);
1105         cpuup_canceled(cpu);
1106         mutex_unlock(&slab_mutex);
1107         return 0;
1108 }
1109 #endif
1110
1111 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1112 {
1113         start_cpu_timer(cpu);
1114         return 0;
1115 }
1116
1117 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1118 {
1119         /*
1120          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1121          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1122          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1123          * timer.
1124          */
1125         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1126         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1127         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1128         return 0;
1129 }
1130
1131 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1132 /*
1133  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1134  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1135  * removed.
1136  *
1137  * Must hold slab_mutex.
1138  */
1139 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1140 {
1141         struct kmem_cache *cachep;
1142         int ret = 0;
1143
1144         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1145                 struct kmem_cache_node *n;
1146
1147                 n = get_node(cachep, node);
1148                 if (!n)
1149                         continue;
1150
1151                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1152
1153                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1154                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1155                         ret = -EBUSY;
1156                         break;
1157                 }
1158         }
1159         return ret;
1160 }
1161
1162 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1163                                         unsigned long action, void *arg)
1164 {
1165         struct memory_notify *mnb = arg;
1166         int ret = 0;
1167         int nid;
1168
1169         nid = mnb->status_change_nid;
1170         if (nid < 0)
1171                 goto out;
1172
1173         switch (action) {
1174         case MEM_GOING_ONLINE:
1175                 mutex_lock(&slab_mutex);
1176                 ret = init_cache_node_node(nid);
1177                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1178                 break;
1179         case MEM_GOING_OFFLINE:
1180                 mutex_lock(&slab_mutex);
1181                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1182                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1183                 break;
1184         case MEM_ONLINE:
1185         case MEM_OFFLINE:
1186         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1187         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1188                 break;
1189         }
1190 out:
1191         return notifier_from_errno(ret);
1192 }
1193 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1194
1195 /*
1196  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1197  */
1198 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1199                                 int nodeid)
1200 {
1201         struct kmem_cache_node *ptr;
1202
1203         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1204         BUG_ON(!ptr);
1205
1206         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1207         /*
1208          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1209          */
1210         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1211
1212         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1213         cachep->node[nodeid] = ptr;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1218  * size of kmem_cache_node.
1219  */
1220 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1221 {
1222         int node;
1223
1224         for_each_online_node(node) {
1225                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1226                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1227                     REAPTIMEOUT_NODE +
1228                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1229         }
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1234  * before smp_init().
1235  */
1236 void __init kmem_cache_init(void)
1237 {
1238         int i;
1239
1240         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1241                                         sizeof(struct rcu_head));
1242         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1243
1244         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1245                 use_alien_caches = 0;
1246
1247         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1248                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1249
1250         /*
1251          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1252          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1253          * not overridden on the command line.
1254          */
1255         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1256                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1257
1258         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1259          * from caches that do not exist yet:
1260          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1261          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1262          *    kmem_cache is statically allocated.
1263          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1264          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1265          *    array at the end of the bootstrap.
1266          * 2) Create the first kmalloc cache.
1267          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1268          *    An __init data area is used for the head array.
1269          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1270          *    head arrays.
1271          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1272          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1273          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1274          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1275          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1276          */
1277
1278         /* 1) create the kmem_cache */
1279
1280         /*
1281          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1282          */
1283         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1284                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1285                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1286                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1287         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1288         memcg_link_cache(kmem_cache);
1289         slab_state = PARTIAL;
1290
1291         /*
1292          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1293          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1294          */
1295         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1296                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1297                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1298         slab_state = PARTIAL_NODE;
1299         setup_kmalloc_cache_index_table();
1300
1301         slab_early_init = 0;
1302
1303         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1304         {
1305                 int nid;
1306
1307                 for_each_online_node(nid) {
1308                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1309
1310                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1311                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1312                 }
1313         }
1314
1315         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1316 }
1317
1318 void __init kmem_cache_init_late(void)
1319 {
1320         struct kmem_cache *cachep;
1321
1322         slab_state = UP;
1323
1324         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1325         mutex_lock(&slab_mutex);
1326         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1327                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1328                         BUG();
1329         mutex_unlock(&slab_mutex);
1330
1331         /* Done! */
1332         slab_state = FULL;
1333
1334 #ifdef CONFIG_NUMA
1335         /*
1336          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1337          * node.
1338          */
1339         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1340 #endif
1341
1342         /*
1343          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1344          * of the kernel is not yet operational.
1345          */
1346 }
1347
1348 static int __init cpucache_init(void)
1349 {
1350         int ret;
1351
1352         /*
1353          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1354          */
1355         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1356                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1357         WARN_ON(ret < 0);
1358
1359         /* Done! */
1360         slab_state = FULL;
1361         return 0;
1362 }
1363 __initcall(cpucache_init);
1364
1365 static noinline void
1366 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1367 {
1368 #if DEBUG
1369         struct kmem_cache_node *n;
1370         unsigned long flags;
1371         int node;
1372         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1373                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1374
1375         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1376                 return;
1377
1378         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1379                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1380         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1381                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1382
1383         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1384                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1385
1386                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1387                 total_slabs = n->total_slabs;
1388                 free_slabs = n->free_slabs;
1389                 free_objs = n->free_objects;
1390                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1391
1392                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1393                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1394                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1395                         total_slabs * cachep->num);
1396         }
1397 #endif
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1402  * kmem_cache_node ->list_lock.
1403  *
1404  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1405  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1406  * would be relatively rare and ignorable.
1407  */
1408 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1409                                                                 int nodeid)
1410 {
1411         struct page *page;
1412         int nr_pages;
1413
1414         flags |= cachep->allocflags;
1415         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1416                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1417
1418         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1419         if (!page) {
1420                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1421                 return NULL;
1422         }
1423
1424         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1425                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1426                 return NULL;
1427         }
1428
1429         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1430         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1431                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1432         else
1433                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1434
1435         __SetPageSlab(page);
1436         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1437         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1438                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1439
1440         return page;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Interface to system's page release.
1445  */
1446 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1447 {
1448         int order = cachep->gfporder;
1449         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1450
1451         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1452                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1453         else
1454                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1455
1456         BUG_ON(!PageSlab(page));
1457         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1458         __ClearPageSlab(page);
1459         page_mapcount_reset(page);
1460         page->mapping = NULL;
1461
1462         if (current->reclaim_state)
1463                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1464         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1465         __free_pages(page, order);
1466 }
1467
1468 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1469 {
1470         struct kmem_cache *cachep;
1471         struct page *page;
1472
1473         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1474         cachep = page->slab_cache;
1475
1476         kmem_freepages(cachep, page);
1477 }
1478
1479 #if DEBUG
1480 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1481 {
1482         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1483                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1484                 return true;
1485
1486         return false;
1487 }
1488
1489 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1490 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1491                             unsigned long caller)
1492 {
1493         int size = cachep->object_size;
1494
1495         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1496
1497         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1498                 return;
1499
1500         *addr++ = 0x12345678;
1501         *addr++ = caller;
1502         *addr++ = smp_processor_id();
1503         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1504         {
1505                 unsigned long *sptr = &caller;
1506                 unsigned long svalue;
1507
1508                 while (!kstack_end(sptr)) {
1509                         svalue = *sptr++;
1510                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1511                                 *addr++ = svalue;
1512                                 size -= sizeof(unsigned long);
1513                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1514                                         break;
1515                         }
1516                 }
1517
1518         }
1519         *addr++ = 0x87654321;
1520 }
1521
1522 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1523                                 int map, unsigned long caller)
1524 {
1525         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1526                 return;
1527
1528         if (caller)
1529                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1530
1531         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1532 }
1533
1534 #else
1535 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1536                                 int map, unsigned long caller) {}
1537
1538 #endif
1539
1540 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1541 {
1542         int size = cachep->object_size;
1543         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1544
1545         memset(addr, val, size);
1546         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1547 }
1548
1549 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1550 {
1551         int i;
1552         unsigned char error = 0;
1553         int bad_count = 0;
1554
1555         pr_err("%03x: ", offset);
1556         for (i = 0; i < limit; i++) {
1557                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1558                         error = data[offset + i];
1559                         bad_count++;
1560                 }
1561         }
1562         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1563                         &data[offset], limit, 1);
1564
1565         if (bad_count == 1) {
1566                 error ^= POISON_FREE;
1567                 if (!(error & (error - 1))) {
1568                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1569 #ifdef CONFIG_X86
1570                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1571 #else
1572                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1573 #endif
1574                 }
1575         }
1576 }
1577 #endif
1578
1579 #if DEBUG
1580
1581 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1582 {
1583         int i, size;
1584         char *realobj;
1585
1586         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1587                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1588                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1589                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1590         }
1591
1592         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1593                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1594                        *dbg_userword(cachep, objp),
1595                        *dbg_userword(cachep, objp));
1596         }
1597         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1598         size = cachep->object_size;
1599         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1600                 int limit;
1601                 limit = 16;
1602                 if (i + limit > size)
1603                         limit = size - i;
1604                 dump_line(realobj, i, limit);
1605         }
1606 }
1607
1608 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1609 {
1610         char *realobj;
1611         int size, i;
1612         int lines = 0;
1613
1614         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1615                 return;
1616
1617         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1618         size = cachep->object_size;
1619
1620         for (i = 0; i < size; i++) {
1621                 char exp = POISON_FREE;
1622                 if (i == size - 1)
1623                         exp = POISON_END;
1624                 if (realobj[i] != exp) {
1625                         int limit;
1626                         /* Mismatch ! */
1627                         /* Print header */
1628                         if (lines == 0) {
1629                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1630                                        print_tainted(), cachep->name,
1631                                        realobj, size);
1632                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1633                         }
1634                         /* Hexdump the affected line */
1635                         i = (i / 16) * 16;
1636                         limit = 16;
1637                         if (i + limit > size)
1638                                 limit = size - i;
1639                         dump_line(realobj, i, limit);
1640                         i += 16;
1641                         lines++;
1642                         /* Limit to 5 lines */
1643                         if (lines > 5)
1644                                 break;
1645                 }
1646         }
1647         if (lines != 0) {
1648                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1649                  * exist:
1650                  */
1651                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1652                 unsigned int objnr;
1653
1654                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1655                 if (objnr) {
1656                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1657                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1658                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1659                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1660                 }
1661                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1662                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1663                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1664                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1665                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1666                 }
1667         }
1668 }
1669 #endif
1670
1671 #if DEBUG
1672 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1673                                                 struct page *page)
1674 {
1675         int i;
1676
1677         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1678                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1679                         POISON_FREE);
1680         }
1681
1682         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1683                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1684
1685                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1686                         check_poison_obj(cachep, objp);
1687                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1688                 }
1689                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1690                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1691                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1692                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1693                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1694                 }
1695         }
1696 }
1697 #else
1698 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1699                                                 struct page *page)
1700 {
1701 }
1702 #endif
1703
1704 /**
1705  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1706  * @cachep: cache pointer being destroyed
1707  * @page: page pointer being destroyed
1708  *
1709  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1710  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1711  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1712  */
1713 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1714 {
1715         void *freelist;
1716
1717         freelist = page->freelist;
1718         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1719         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1720                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1721         else
1722                 kmem_freepages(cachep, page);
1723
1724         /*
1725          * From now on, we don't use freelist
1726          * although actual page can be freed in rcu context
1727          */
1728         if (OFF_SLAB(cachep))
1729                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1730 }
1731
1732 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1733 {
1734         struct page *page, *n;
1735
1736         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1737                 list_del(&page->lru);
1738                 slab_destroy(cachep, page);
1739         }
1740 }
1741
1742 /**
1743  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1744  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1745  * @size: size of objects to be created in this cache.
1746  * @flags: slab allocation flags
1747  *
1748  * Also calculates the number of objects per slab.
1749  *
1750  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1751  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1752  * towards high-order requests, this should be changed.
1753  */
1754 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1755                                 size_t size, unsigned long flags)
1756 {
1757         size_t left_over = 0;
1758         int gfporder;
1759
1760         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1761                 unsigned int num;
1762                 size_t remainder;
1763
1764                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1765                 if (!num)
1766                         continue;
1767
1768                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1769                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1770                         break;
1771
1772                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1773                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1774                         size_t freelist_size;
1775
1776                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1777                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1778                         if (!freelist_cache)
1779                                 continue;
1780
1781                         /*
1782                          * Needed to avoid possible looping condition
1783                          * in cache_grow_begin()
1784                          */
1785                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1786                                 continue;
1787
1788                         /* check if off slab has enough benefit */
1789                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1790                                 continue;
1791                 }
1792
1793                 /* Found something acceptable - save it away */
1794                 cachep->num = num;
1795                 cachep->gfporder = gfporder;
1796                 left_over = remainder;
1797
1798                 /*
1799                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1800                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1801                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1802                  */
1803                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1804                         break;
1805
1806                 /*
1807                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1808                  * currently bad for the gfp()s.
1809                  */
1810                 if (gfporder >= slab_max_order)
1811                         break;
1812
1813                 /*
1814                  * Acceptable internal fragmentation?
1815                  */
1816                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1817                         break;
1818         }
1819         return left_over;
1820 }
1821
1822 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1823                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1824 {
1825         int cpu;
1826         size_t size;
1827         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1828
1829         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1830         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1831
1832         if (!cpu_cache)
1833                 return NULL;
1834
1835         for_each_possible_cpu(cpu) {
1836                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1837                                 entries, batchcount);
1838         }
1839
1840         return cpu_cache;
1841 }
1842
1843 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1844 {
1845         if (slab_state >= FULL)
1846                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1847
1848         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1849         if (!cachep->cpu_cache)
1850                 return 1;
1851
1852         if (slab_state == DOWN) {
1853                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1854                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1855         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1856                 /* For kmem_cache_node */
1857                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1858         } else {
1859                 int node;
1860
1861                 for_each_online_node(node) {
1862                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1863                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1864                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1865                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1866                 }
1867         }
1868
1869         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1870                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1871                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1872
1873         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1874         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1875         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1876         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1877         cachep->batchcount = 1;
1878         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1879         return 0;
1880 }
1881
1882 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1883         unsigned long flags, const char *name,
1884         void (*ctor)(void *))
1885 {
1886         return flags;
1887 }
1888
1889 struct kmem_cache *
1890 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1891                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1892 {
1893         struct kmem_cache *cachep;
1894
1895         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1896         if (cachep) {
1897                 cachep->refcount++;
1898
1899                 /*
1900                  * Adjust the object sizes so that we clear
1901                  * the complete object on kzalloc.
1902                  */
1903                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1904         }
1905         return cachep;
1906 }
1907
1908 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1909                         size_t size, unsigned long flags)
1910 {
1911         size_t left;
1912
1913         cachep->num = 0;
1914
1915         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1916                 return false;
1917
1918         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1919                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1920         if (!cachep->num)
1921                 return false;
1922
1923         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1924                 return false;
1925
1926         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1927
1928         return true;
1929 }
1930
1931 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1932                         size_t size, unsigned long flags)
1933 {
1934         size_t left;
1935
1936         cachep->num = 0;
1937
1938         /*
1939          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1940          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1941          */
1942         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1943                 return false;
1944
1945         /*
1946          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1947          * off-slab (should allow better packing of objs).
1948          */
1949         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1950         if (!cachep->num)
1951                 return false;
1952
1953         /*
1954          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1955          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1956          */
1957         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1958                 return false;
1959
1960         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1961
1962         return true;
1963 }
1964
1965 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1966                         size_t size, unsigned long flags)
1967 {
1968         size_t left;
1969
1970         cachep->num = 0;
1971
1972         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1973         if (!cachep->num)
1974                 return false;
1975
1976         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1977
1978         return true;
1979 }
1980
1981 /**
1982  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1983  * @cachep: cache management descriptor
1984  * @flags: SLAB flags
1985  *
1986  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1987  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1988  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1989  *
1990  * The flags are
1991  *
1992  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1993  * to catch references to uninitialised memory.
1994  *
1995  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1996  * for buffer overruns.
1997  *
1998  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1999  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2000  * as davem.
2001  */
2002 int
2003 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2004 {
2005         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2006         gfp_t gfp;
2007         int err;
2008         size_t size = cachep->size;
2009
2010 #if DEBUG
2011 #if FORCED_DEBUG
2012         /*
2013          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2014          * large objects, if the increased size would increase the object size
2015          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2016          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2017          */
2018         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2019                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2020                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2021         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2022                 flags |= SLAB_POISON;
2023 #endif
2024 #endif
2025
2026         /*
2027          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2028          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2029          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2030          */
2031         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2032
2033         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2034                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2035                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2036                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2037                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2038         }
2039
2040         /* 3) caller mandated alignment */
2041         if (ralign < cachep->align) {
2042                 ralign = cachep->align;
2043         }
2044         /* disable debug if necessary */
2045         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2046                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2047         /*
2048          * 4) Store it.
2049          */
2050         cachep->align = ralign;
2051         cachep->colour_off = cache_line_size();
2052         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2053         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2054                 cachep->colour_off = cachep->align;
2055
2056         if (slab_is_available())
2057                 gfp = GFP_KERNEL;
2058         else
2059                 gfp = GFP_NOWAIT;
2060
2061 #if DEBUG
2062
2063         /*
2064          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2065          * into align above.
2066          */
2067         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2068                 /* add space for red zone words */
2069                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2070                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2071         }
2072         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2073                 /* user store requires one word storage behind the end of
2074                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2075                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2076                  */
2077                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2078                         size += REDZONE_ALIGN;
2079                 else
2080                         size += BYTES_PER_WORD;
2081         }
2082 #endif
2083
2084         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2085
2086         size = ALIGN(size, cachep->align);
2087         /*
2088          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2089          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2090          */
2091         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2092                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2093
2094 #if DEBUG
2095         /*
2096          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2097          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2098          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2099          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2100          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2101          */
2102         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2103                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2104                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2105                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2106
2107                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2108                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2109                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2110                                 size = tmp_size;
2111                                 goto done;
2112                         }
2113                 }
2114         }
2115 #endif
2116
2117         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2118                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2119                 goto done;
2120         }
2121
2122         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2123                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2124                 goto done;
2125         }
2126
2127         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2128                 goto done;
2129
2130         return -E2BIG;
2131
2132 done:
2133         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2134         cachep->flags = flags;
2135         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2136         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2137                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2138         cachep->size = size;
2139         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2140
2141 #if DEBUG
2142         /*
2143          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2144          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2145          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2146          */
2147         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2148                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2149                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2150                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2151 #endif
2152
2153         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2154                 cachep->freelist_cache =
2155                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2156         }
2157
2158         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2159         if (err) {
2160                 __kmem_cache_release(cachep);
2161                 return err;
2162         }
2163
2164         return 0;
2165 }
2166
2167 #if DEBUG
2168 static void check_irq_off(void)
2169 {
2170         BUG_ON(!irqs_disabled());
2171 }
2172
2173 static void check_irq_on(void)
2174 {
2175         BUG_ON(irqs_disabled());
2176 }
2177
2178 static void check_mutex_acquired(void)
2179 {
2180         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2181 }
2182
2183 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2184 {
2185 #ifdef CONFIG_SMP
2186         check_irq_off();
2187         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2188 #endif
2189 }
2190
2191 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2192 {
2193 #ifdef CONFIG_SMP
2194         check_irq_off();
2195         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2196 #endif
2197 }
2198
2199 #else
2200 #define check_irq_off() do { } while(0)
2201 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2202 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2203 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2204 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2205 #endif
2206
2207 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2208                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2209 {
2210         int tofree;
2211
2212         if (!ac || !ac->avail)
2213                 return;
2214
2215         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2216         if (tofree > ac->avail)
2217                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2218
2219         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2220         ac->avail -= tofree;
2221         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2222 }
2223
2224 static void do_drain(void *arg)
2225 {
2226         struct kmem_cache *cachep = arg;
2227         struct array_cache *ac;
2228         int node = numa_mem_id();
2229         struct kmem_cache_node *n;
2230         LIST_HEAD(list);
2231
2232         check_irq_off();
2233         ac = cpu_cache_get(cachep);
2234         n = get_node(cachep, node);
2235         spin_lock(&n->list_lock);
2236         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2237         spin_unlock(&n->list_lock);
2238         slabs_destroy(cachep, &list);
2239         ac->avail = 0;
2240 }
2241
2242 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2243 {
2244         struct kmem_cache_node *n;
2245         int node;
2246         LIST_HEAD(list);
2247
2248         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2249         check_irq_on();
2250         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2251                 if (n->alien)
2252                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2253
2254         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2255                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2256                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2257                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2258
2259                 slabs_destroy(cachep, &list);
2260         }
2261 }
2262
2263 /*
2264  * Remove slabs from the list of free slabs.
2265  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2266  *
2267  * Returns the actual number of slabs released.
2268  */
2269 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2270                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2271 {
2272         struct list_head *p;
2273         int nr_freed;
2274         struct page *page;
2275
2276         nr_freed = 0;
2277         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2278
2279                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2280                 p = n->slabs_free.prev;
2281                 if (p == &n->slabs_free) {
2282                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2283                         goto out;
2284                 }
2285
2286                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2287                 list_del(&page->lru);
2288                 n->free_slabs--;
2289                 n->total_slabs--;
2290                 /*
2291                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2292                  * to the cache.
2293                  */
2294                 n->free_objects -= cache->num;
2295                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2296                 slab_destroy(cache, page);
2297                 nr_freed++;
2298         }
2299 out:
2300         return nr_freed;
2301 }
2302
2303 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2304 {
2305         int ret = 0;
2306         int node;
2307         struct kmem_cache_node *n;
2308
2309         drain_cpu_caches(cachep);
2310
2311         check_irq_on();
2312         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2313                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2314
2315                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2316                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2317         }
2318         return (ret ? 1 : 0);
2319 }
2320
2321 #ifdef CONFIG_MEMCG
2322 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2323 {
2324         __kmem_cache_shrink(cachep);
2325 }
2326 #endif
2327
2328 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2329 {
2330         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2331 }
2332
2333 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2334 {
2335         int i;
2336         struct kmem_cache_node *n;
2337
2338         cache_random_seq_destroy(cachep);
2339
2340         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2341
2342         /* NUMA: free the node structures */
2343         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2344                 kfree(n->shared);
2345                 free_alien_cache(n->alien);
2346                 kfree(n);
2347                 cachep->node[i] = NULL;
2348         }
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Get the memory for a slab management obj.
2353  *
2354  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2355  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2356  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2357  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2358  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2359  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2360  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2361  *
2362  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2363  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2364  */
2365 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2366                                    struct page *page, int colour_off,
2367                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2368 {
2369         void *freelist;
2370         void *addr = page_address(page);
2371
2372         page->s_mem = addr + colour_off;
2373         page->active = 0;
2374
2375         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2376                 freelist = NULL;
2377         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2378                 /* Slab management obj is off-slab. */
2379                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2380                                               local_flags, nodeid);
2381                 if (!freelist)
2382                         return NULL;
2383         } else {
2384                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2385                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2386                                 cachep->freelist_size;
2387         }
2388
2389         return freelist;
2390 }
2391
2392 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2393 {
2394         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2395 }
2396
2397 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2398                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2399 {
2400         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2401 }
2402
2403 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2404 {
2405 #if DEBUG
2406         int i;
2407
2408         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2409                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2410
2411                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2412                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2413
2414                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2415                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2416                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2417                 }
2418                 /*
2419                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2420                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2421                  * They must also be threaded.
2422                  */
2423                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2424                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2425                                                    objp + obj_offset(cachep));
2426                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2427                         kasan_poison_object_data(
2428                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2429                 }
2430
2431                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2432                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2433                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2434                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2435                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2436                 }
2437                 /* need to poison the objs? */
2438                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2439                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2440                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2441                 }
2442         }
2443 #endif
2444 }
2445
2446 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2447 /* Hold information during a freelist initialization */
2448 union freelist_init_state {
2449         struct {
2450                 unsigned int pos;
2451                 unsigned int *list;
2452                 unsigned int count;
2453         };
2454         struct rnd_state rnd_state;
2455 };
2456
2457 /*
2458  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2459  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2460  */
2461 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2462                                 struct kmem_cache *cachep,
2463                                 unsigned int count)
2464 {
2465         bool ret;
2466         unsigned int rand;
2467
2468         /* Use best entropy available to define a random shift */
2469         rand = get_random_int();
2470
2471         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2472         if (!cachep->random_seq) {
2473                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2474                 ret = false;
2475         } else {
2476                 state->list = cachep->random_seq;
2477                 state->count = count;
2478                 state->pos = rand % count;
2479                 ret = true;
2480         }
2481         return ret;
2482 }
2483
2484 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2485 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2486 {
2487         if (state->pos >= state->count)
2488                 state->pos = 0;
2489         return state->list[state->pos++];
2490 }
2491
2492 /* Swap two freelist entries */
2493 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2494 {
2495         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2496                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2497 }
2498
2499 /*
2500  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2501  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2502  */
2503 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2504 {
2505         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2506         union freelist_init_state state;
2507         bool precomputed;
2508
2509         if (count < 2)
2510                 return false;
2511
2512         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2513
2514         /* Take a random entry as the objfreelist */
2515         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2516                 if (!precomputed)
2517                         objfreelist = count - 1;
2518                 else
2519                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2520                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2521                                                 obj_offset(cachep);
2522                 count--;
2523         }
2524
2525         /*
2526          * On early boot, generate the list dynamically.
2527          * Later use a pre-computed list for speed.
2528          */
2529         if (!precomputed) {
2530                 for (i = 0; i < count; i++)
2531                         set_free_obj(page, i, i);
2532
2533                 /* Fisher-Yates shuffle */
2534                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2535                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2536                         rand %= (i + 1);
2537                         swap_free_obj(page, i, rand);
2538                 }
2539         } else {
2540                 for (i = 0; i < count; i++)
2541                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2542         }
2543
2544         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2545                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2546
2547         return true;
2548 }
2549 #else
2550 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2551                                 struct page *page)
2552 {
2553         return false;
2554 }
2555 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2556
2557 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2558                             struct page *page)
2559 {
2560         int i;
2561         void *objp;
2562         bool shuffled;
2563
2564         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2565
2566         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2567         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2568
2569         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2570                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2571                                                 obj_offset(cachep);
2572         }
2573
2574         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2575                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2576                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2577
2578                 /* constructor could break poison info */
2579                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2580                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2581                         cachep->ctor(objp);
2582                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2583                 }
2584
2585                 if (!shuffled)
2586                         set_free_obj(page, i, i);
2587         }
2588 }
2589
2590 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2591 {
2592         void *objp;
2593
2594         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2595         page->active++;
2596
2597 #if DEBUG
2598         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2599                 set_store_user_dirty(cachep);
2600 #endif
2601
2602         return objp;
2603 }
2604
2605 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2606                         struct page *page, void *objp)
2607 {
2608         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2609 #if DEBUG
2610         unsigned int i;
2611
2612         /* Verify double free bug */
2613         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2614                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2615                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2616                                cachep->name, objp);
2617                         BUG();
2618                 }
2619         }
2620 #endif
2621         page->active--;
2622         if (!page->freelist)
2623                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2624
2625         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2630  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2631  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2632  */
2633 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2634                            void *freelist)
2635 {
2636         page->slab_cache = cache;
2637         page->freelist = freelist;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2642  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2643  */
2644 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2645                                 gfp_t flags, int nodeid)
2646 {
2647         void *freelist;
2648         size_t offset;
2649         gfp_t local_flags;
2650         int page_node;
2651         struct kmem_cache_node *n;
2652         struct page *page;
2653
2654         /*
2655          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2656          * critical path in kmem_cache_alloc().
2657          */
2658         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2659                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2660                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2661                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2662                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2663                 dump_stack();
2664         }
2665         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2666
2667         check_irq_off();
2668         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2669                 local_irq_enable();
2670
2671         /*
2672          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2673          * 'nodeid'.
2674          */
2675         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2676         if (!page)
2677                 goto failed;
2678
2679         page_node = page_to_nid(page);
2680         n = get_node(cachep, page_node);
2681
2682         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2683         n->colour_next++;
2684         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2685                 n->colour_next = 0;
2686
2687         offset = n->colour_next;
2688         if (offset >= cachep->colour)
2689                 offset = 0;
2690
2691         offset *= cachep->colour_off;
2692
2693         /* Get slab management. */
2694         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2695                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2696         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2697                 goto opps1;
2698
2699         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2700
2701         kasan_poison_slab(page);
2702         cache_init_objs(cachep, page);
2703
2704         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2705                 local_irq_disable();
2706
2707         return page;
2708
2709 opps1:
2710         kmem_freepages(cachep, page);
2711 failed:
2712         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2713                 local_irq_disable();
2714         return NULL;
2715 }
2716
2717 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2718 {
2719         struct kmem_cache_node *n;
2720         void *list = NULL;
2721
2722         check_irq_off();
2723
2724         if (!page)
2725                 return;
2726
2727         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2728         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2729
2730         spin_lock(&n->list_lock);
2731         n->total_slabs++;
2732         if (!page->active) {
2733                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2734                 n->free_slabs++;
2735         } else
2736                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2737
2738         STATS_INC_GROWN(cachep);
2739         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2740         spin_unlock(&n->list_lock);
2741
2742         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2743 }
2744
2745 #if DEBUG
2746
2747 /*
2748  * Perform extra freeing checks:
2749  * - detect bad pointers.
2750  * - POISON/RED_ZONE checking
2751  */
2752 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2753 {
2754         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2755                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2756                        (unsigned long)objp);
2757                 BUG();
2758         }
2759 }
2760
2761 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2762 {
2763         unsigned long long redzone1, redzone2;
2764
2765         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2766         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2767
2768         /*
2769          * Redzone is ok.
2770          */
2771         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2772                 return;
2773
2774         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2775                 slab_error(cache, "double free detected");
2776         else
2777                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2778
2779         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2780                obj, redzone1, redzone2);
2781 }
2782
2783 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2784                                    unsigned long caller)
2785 {
2786         unsigned int objnr;
2787         struct page *page;
2788
2789         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2790
2791         objp -= obj_offset(cachep);
2792         kfree_debugcheck(objp);
2793         page = virt_to_head_page(objp);
2794
2795         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2796                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2797                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2798                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2799         }
2800         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2801                 set_store_user_dirty(cachep);
2802                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2803         }
2804
2805         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2806
2807         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2808         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2809
2810         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2811                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2812                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2813         }
2814         return objp;
2815 }
2816
2817 #else
2818 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2819 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2820 #endif
2821
2822 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2823                                                 void **list)
2824 {
2825 #if DEBUG
2826         void *next = *list;
2827         void *objp;
2828
2829         while (next) {
2830                 objp = next - obj_offset(cachep);
2831                 next = *(void **)next;
2832                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2833         }
2834 #endif
2835 }
2836
2837 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2838                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2839                                 void **list)
2840 {
2841         /* move slabp to correct slabp list: */
2842         list_del(&page->lru);
2843         if (page->active == cachep->num) {
2844                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2845                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2846 #if DEBUG
2847                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2848                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2849                                 void **objp = page->freelist;
2850
2851                                 *objp = *list;
2852                                 *list = objp;
2853                         }
2854 #endif
2855                         page->freelist = NULL;
2856                 }
2857         } else
2858                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2859 }
2860
2861 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2862 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2863                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2864 {
2865         if (!page)
2866                 return NULL;
2867
2868         if (pfmemalloc)
2869                 return page;
2870
2871         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2872                 return page;
2873
2874         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2875         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2876                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2877                 return page;
2878         }
2879
2880         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2881         list_del(&page->lru);
2882         if (!page->active) {
2883                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2884                 n->free_slabs++;
2885         } else
2886                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2887
2888         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2889                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2890                         return page;
2891         }
2892
2893         n->free_touched = 1;
2894         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2895                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2896                         n->free_slabs--;
2897                         return page;
2898                 }
2899         }
2900
2901         return NULL;
2902 }
2903
2904 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2905 {
2906         struct page *page;
2907
2908         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2909         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2910         if (!page) {
2911                 n->free_touched = 1;
2912                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2913                                                 lru);
2914                 if (page)
2915                         n->free_slabs--;
2916         }
2917
2918         if (sk_memalloc_socks())
2919                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2920
2921         return page;
2922 }
2923
2924 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2925                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2926 {
2927         struct page *page;
2928         void *obj;
2929         void *list = NULL;
2930
2931         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2932                 return NULL;
2933
2934         spin_lock(&n->list_lock);
2935         page = get_first_slab(n, true);
2936         if (!page) {
2937                 spin_unlock(&n->list_lock);
2938                 return NULL;
2939         }
2940
2941         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2942         n->free_objects--;
2943
2944         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2945
2946         spin_unlock(&n->list_lock);
2947         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2948
2949         return obj;
2950 }
2951
2952 /*
2953  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2954  * or cache_grow_end() for new slab
2955  */
2956 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2957                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2958 {
2959         /*
2960          * There must be at least one object available for
2961          * allocation.
2962          */
2963         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2964
2965         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2966                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2967                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2968                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2969
2970                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2971         }
2972
2973         return batchcount;
2974 }
2975
2976 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2977 {
2978         int batchcount;
2979         struct kmem_cache_node *n;
2980         struct array_cache *ac, *shared;
2981         int node;
2982         void *list = NULL;
2983         struct page *page;
2984
2985         check_irq_off();
2986         node = numa_mem_id();
2987
2988         ac = cpu_cache_get(cachep);
2989         batchcount = ac->batchcount;
2990         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2991                 /*
2992                  * If there was little recent activity on this cache, then
2993                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2994                  * refill bouncing.
2995                  */
2996                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2997         }
2998         n = get_node(cachep, node);
2999
3000         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3001         shared = READ_ONCE(n->shared);
3002         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3003                 goto direct_grow;
3004
3005         spin_lock(&n->list_lock);
3006         shared = READ_ONCE(n->shared);
3007
3008         /* See if we can refill from the shared array */
3009         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3010                 shared->touched = 1;
3011                 goto alloc_done;
3012         }
3013
3014         while (batchcount > 0) {
3015                 /* Get slab alloc is to come from. */
3016                 page = get_first_slab(n, false);
3017                 if (!page)
3018                         goto must_grow;
3019
3020                 check_spinlock_acquired(cachep);
3021
3022                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3023                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3024         }
3025
3026 must_grow:
3027         n->free_objects -= ac->avail;
3028 alloc_done:
3029         spin_unlock(&n->list_lock);
3030         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3031
3032 direct_grow:
3033         if (unlikely(!ac->avail)) {
3034                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3035                 if (sk_memalloc_socks()) {
3036                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3037
3038                         if (obj)
3039                                 return obj;
3040                 }
3041
3042                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3043
3044                 /*
3045                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3046                  * then ac could change.
3047                  */
3048                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3049                 if (!ac->avail && page)
3050                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3051                 cache_grow_end(cachep, page);
3052
3053                 if (!ac->avail)
3054                         return NULL;
3055         }
3056         ac->touched = 1;
3057
3058         return ac->entry[--ac->avail];
3059 }
3060
3061 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3062                                                 gfp_t flags)
3063 {
3064         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3065 }
3066
3067 #if DEBUG
3068 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3069                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3070 {
3071         if (!objp)
3072                 return objp;
3073         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3074                 check_poison_obj(cachep, objp);
3075                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3076                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3077         }
3078         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3079                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3080
3081         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3082                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3083                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3084                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3085                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3086                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3087                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3088                 }
3089                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3090                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3091         }
3092
3093         objp += obj_offset(cachep);
3094         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3095                 cachep->ctor(objp);
3096         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3097             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3098                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3099                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3100         }
3101         return objp;
3102 }
3103 #else
3104 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3105 #endif
3106
3107 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3108 {
3109         void *objp;
3110         struct array_cache *ac;
3111
3112         check_irq_off();
3113
3114         ac = cpu_cache_get(cachep);
3115         if (likely(ac->avail)) {
3116                 ac->touched = 1;
3117                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3118
3119                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3120                 goto out;
3121         }
3122
3123         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3124         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3125         /*
3126          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3127          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3128          */
3129         ac = cpu_cache_get(cachep);
3130
3131 out:
3132         /*
3133          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3134          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3135          * treat the array pointers as a reference to the object.
3136          */
3137         if (objp)
3138                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3139         return objp;
3140 }
3141
3142 #ifdef CONFIG_NUMA
3143 /*
3144  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3145  *
3146  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3147  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3148  */
3149 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3150 {
3151         int nid_alloc, nid_here;
3152
3153         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3154                 return NULL;
3155         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3156         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3157                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3158         else if (current->mempolicy)
3159                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3160         if (nid_alloc != nid_here)
3161                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3162         return NULL;
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3167  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3168  * available node for available objects. If that fails then we
3169  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3170  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3171  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3172  */
3173 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3174 {
3175         struct zonelist *zonelist;
3176         struct zoneref *z;
3177         struct zone *zone;
3178         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3179         void *obj = NULL;
3180         struct page *page;
3181         int nid;
3182         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3183
3184         if (flags & __GFP_THISNODE)
3185                 return NULL;
3186
3187 retry_cpuset:
3188         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3189         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3190
3191 retry:
3192         /*
3193          * Look through allowed nodes for objects available
3194          * from existing per node queues.
3195          */
3196         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3197                 nid = zone_to_nid(zone);
3198
3199                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3200                         get_node(cache, nid) &&
3201                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3202                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3203                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3204                                 if (obj)
3205                                         break;
3206                 }
3207         }
3208
3209         if (!obj) {
3210                 /*
3211                  * This allocation will be performed within the constraints
3212                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3213                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3214                  * set and go into memory reserves if necessary.
3215                  */
3216                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3217                 cache_grow_end(cache, page);
3218                 if (page) {
3219                         nid = page_to_nid(page);
3220                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3221                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3222
3223                         /*
3224                          * Another processor may allocate the objects in
3225                          * the slab since we are not holding any locks.
3226                          */
3227                         if (!obj)
3228                                 goto retry;
3229                 }
3230         }
3231
3232         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3233                 goto retry_cpuset;
3234         return obj;
3235 }
3236
3237 /*
3238  * A interface to enable slab creation on nodeid
3239  */
3240 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3241                                 int nodeid)
3242 {
3243         struct page *page;
3244         struct kmem_cache_node *n;
3245         void *obj = NULL;
3246         void *list = NULL;
3247
3248         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3249         n = get_node(cachep, nodeid);
3250         BUG_ON(!n);
3251
3252         check_irq_off();
3253         spin_lock(&n->list_lock);
3254         page = get_first_slab(n, false);
3255         if (!page)
3256                 goto must_grow;
3257
3258         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3259
3260         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3261         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3262         STATS_SET_HIGH(cachep);
3263
3264         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3265
3266         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3267         n->free_objects--;
3268
3269         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3270
3271         spin_unlock(&n->list_lock);
3272         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3273         return obj;
3274
3275 must_grow:
3276         spin_unlock(&n->list_lock);
3277         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3278         if (page) {
3279                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3280                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3281         }
3282         cache_grow_end(cachep, page);
3283
3284         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3285 }
3286
3287 static __always_inline void *
3288 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3289                    unsigned long caller)
3290 {
3291         unsigned long save_flags;
3292         void *ptr;
3293         int slab_node = numa_mem_id();
3294
3295         flags &= gfp_allowed_mask;
3296         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3297         if (unlikely(!cachep))
3298                 return NULL;
3299
3300         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3301         local_irq_save(save_flags);
3302
3303         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3304                 nodeid = slab_node;
3305
3306         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3307                 /* Node not bootstrapped yet */
3308                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3309                 goto out;
3310         }
3311
3312         if (nodeid == slab_node) {
3313                 /*
3314                  * Use the locally cached objects if possible.
3315                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3316                  * to other nodes. It may fail while we still have
3317                  * objects on other nodes available.
3318                  */
3319                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3320                 if (ptr)
3321                         goto out;
3322         }
3323         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3324         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3325   out:
3326         local_irq_restore(save_flags);
3327         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3328
3329         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3330                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3331
3332         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3333         return ptr;
3334 }
3335
3336 static __always_inline void *
3337 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3338 {
3339         void *objp;
3340
3341         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3342                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3343                 if (objp)
3344                         goto out;
3345         }
3346         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3347
3348         /*
3349          * We may just have run out of memory on the local node.
3350          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3351          */
3352         if (!objp)
3353                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3354
3355   out:
3356         return objp;
3357 }
3358 #else
3359
3360 static __always_inline void *
3361 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3362 {
3363         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3364 }
3365
3366 #endif /* CONFIG_NUMA */
3367
3368 static __always_inline void *
3369 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3370 {
3371         unsigned long save_flags;
3372         void *objp;
3373
3374         flags &= gfp_allowed_mask;
3375         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3376         if (unlikely(!cachep))
3377                 return NULL;
3378
3379         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3380         local_irq_save(save_flags);
3381         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3382         local_irq_restore(save_flags);
3383         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3384         prefetchw(objp);
3385
3386         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3387                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3388
3389         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3390         return objp;
3391 }
3392
3393 /*
3394  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3395  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3396  */
3397 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3398                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3399 {
3400         int i;
3401         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3402         struct page *page;
3403
3404         n->free_objects += nr_objects;
3405
3406         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3407                 void *objp;
3408                 struct page *page;
3409
3410                 objp = objpp[i];
3411
3412                 page = virt_to_head_page(objp);
3413                 list_del(&page->lru);
3414                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3415                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3416                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3417
3418                 /* fixup slab chains */
3419                 if (page->active == 0) {
3420                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3421                         n->free_slabs++;
3422                 } else {
3423                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3424                          * partial list on free - maximum time for the
3425                          * other objects to be freed, too.
3426                          */
3427                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3428                 }
3429         }
3430
3431         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3432                 n->free_objects -= cachep->num;
3433
3434                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3435                 list_move(&page->lru, list);
3436                 n->free_slabs--;
3437                 n->total_slabs--;
3438         }
3439 }
3440
3441 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3442 {
3443         int batchcount;
3444         struct kmem_cache_node *n;
3445         int node = numa_mem_id();
3446         LIST_HEAD(list);
3447
3448         batchcount = ac->batchcount;
3449
3450         check_irq_off();
3451         n = get_node(cachep, node);
3452         spin_lock(&n->list_lock);
3453         if (n->shared) {
3454                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3455                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3456                 if (max) {
3457                         if (batchcount > max)
3458                                 batchcount = max;
3459                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3460                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3461                         shared_array->avail += batchcount;
3462                         goto free_done;
3463                 }
3464         }
3465
3466         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3467 free_done:
3468 #if STATS
3469         {
3470                 int i = 0;
3471                 struct page *page;
3472
3473                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3474                         BUG_ON(page->active);
3475
3476                         i++;
3477                 }
3478                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3479         }
3480 #endif
3481         spin_unlock(&n->list_lock);
3482         slabs_destroy(cachep, &list);
3483         ac->avail -= batchcount;
3484         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3485 }
3486
3487 /*
3488  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3489  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3490  */
3491 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3492                                 unsigned long caller)
3493 {
3494         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3495         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3496                 return;
3497
3498         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3499 }
3500
3501 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3502                 unsigned long caller)
3503 {
3504         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3505
3506         check_irq_off();
3507         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3508         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3509
3510         /*
3511          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3512          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3513          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3514          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3515          * the cache.
3516          */
3517         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3518                 return;
3519
3520         if (ac->avail < ac->limit) {
3521                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3522         } else {
3523                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3524                 cache_flusharray(cachep, ac);
3525         }
3526
3527         if (sk_memalloc_socks()) {
3528                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3529
3530                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3531                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3532                         return;
3533                 }
3534         }
3535
3536         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3537 }
3538
3539 /**
3540  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3541  * @cachep: The cache to allocate from.
3542  * @flags: See kmalloc().
3543  *
3544  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3545  * if the cache has no available objects.
3546  */
3547 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3548 {
3549         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3550
3551         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3552         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3553                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3554
3555         return ret;
3556 }
3557 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3558
3559 static __always_inline void
3560 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3561                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3562 {
3563         size_t i;
3564
3565         for (i = 0; i < size; i++)
3566                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3567 }
3568
3569 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3570                           void **p)
3571 {
3572         size_t i;
3573
3574         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3575         if (!s)
3576                 return 0;
3577
3578         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3579
3580         local_irq_disable();
3581         for (i = 0; i < size; i++) {
3582                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3583
3584                 if (unlikely(!objp))
3585                         goto error;
3586                 p[i] = objp;
3587         }
3588         local_irq_enable();
3589
3590         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3591
3592         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3593         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3594                 for (i = 0; i < size; i++)
3595                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3596
3597         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3598         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3599         return size;
3600 error:
3601         local_irq_enable();
3602         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3603         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3604         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3605         return 0;
3606 }
3607 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3608
3609 #ifdef CONFIG_TRACING
3610 void *
3611 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3612 {
3613         void *ret;
3614
3615         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3616
3617         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3618         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3619                       size, cachep->size, flags);
3620         return ret;
3621 }
3622 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3623 #endif
3624
3625 #ifdef CONFIG_NUMA
3626 /**
3627  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3628  * @cachep: The cache to allocate from.
3629  * @flags: See kmalloc().
3630  * @nodeid: node number of the target node.
3631  *
3632  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3633  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3634  *
3635  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3636  */
3637 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3638 {
3639         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3640
3641         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3642         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3643                                     cachep->object_size, cachep->size,
3644                                     flags, nodeid);
3645
3646         return ret;
3647 }
3648 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3649
3650 #ifdef CONFIG_TRACING
3651 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3652                                   gfp_t flags,
3653                                   int nodeid,
3654                                   size_t size)
3655 {
3656         void *ret;
3657
3658         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3659
3660         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3661         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3662                            size, cachep->size,
3663                            flags, nodeid);
3664         return ret;
3665 }
3666 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3667 #endif
3668
3669 static __always_inline void *
3670 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3671 {
3672         struct kmem_cache *cachep;
3673         void *ret;
3674
3675         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3676                 return NULL;
3677         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3678         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3679                 return cachep;
3680         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3681         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3682
3683         return ret;
3684 }
3685
3686 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3687 {
3688         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3689 }
3690 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3691
3692 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3693                 int node, unsigned long caller)
3694 {
3695         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3696 }
3697 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3698 #endif /* CONFIG_NUMA */
3699
3700 /**
3701  * __do_kmalloc - allocate memory
3702  * @size: how many bytes of memory are required.
3703  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3704  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3705  */
3706 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3707                                           unsigned long caller)
3708 {
3709         struct kmem_cache *cachep;
3710         void *ret;
3711
3712         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3713                 return NULL;
3714         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3715         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3716                 return cachep;
3717         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3718
3719         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3720         trace_kmalloc(caller, ret,
3721                       size, cachep->size, flags);
3722
3723         return ret;
3724 }
3725
3726 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3727 {
3728         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3729 }
3730 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3731
3732 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3733 {
3734         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3735 }
3736 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3737
3738 /**
3739  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3740  * @cachep: The cache the allocation was from.
3741  * @objp: The previously allocated object.
3742  *
3743  * Free an object which was previously allocated from this
3744  * cache.
3745  */
3746 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3747 {
3748         unsigned long flags;
3749         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3750         if (!cachep)
3751                 return;
3752
3753         local_irq_save(flags);
3754         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3755         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3756                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3757         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3758         local_irq_restore(flags);
3759
3760         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3761 }
3762 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3763
3764 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3765 {
3766         struct kmem_cache *s;
3767         size_t i;
3768
3769         local_irq_disable();
3770         for (i = 0; i < size; i++) {
3771                 void *objp = p[i];
3772
3773                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3774                         s = virt_to_cache(objp);
3775                 else
3776                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3777
3778                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3779                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3780                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3781
3782                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3783         }
3784         local_irq_enable();
3785
3786         /* FIXME: add tracing */
3787 }
3788 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3789
3790 /**
3791  * kfree - free previously allocated memory
3792  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3793  *
3794  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3795  *
3796  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3797  * or you will run into trouble.
3798  */
3799 void kfree(const void *objp)
3800 {
3801         struct kmem_cache *c;
3802         unsigned long flags;
3803
3804         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3805
3806         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3807                 return;
3808         local_irq_save(flags);
3809         kfree_debugcheck(objp);
3810         c = virt_to_cache(objp);
3811         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3812
3813         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3814         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3815         local_irq_restore(flags);
3816 }
3817 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3818
3819 /*
3820  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3821  */
3822 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3823 {
3824         int ret;
3825         int node;
3826         struct kmem_cache_node *n;
3827
3828         for_each_online_node(node) {
3829                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3830                 if (ret)
3831                         goto fail;
3832
3833         }
3834
3835         return 0;
3836
3837 fail:
3838         if (!cachep->list.next) {
3839                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3840                 node--;
3841                 while (node >= 0) {
3842                         n = get_node(cachep, node);
3843                         if (n) {
3844                                 kfree(n->shared);
3845                                 free_alien_cache(n->alien);
3846                                 kfree(n);
3847                                 cachep->node[node] = NULL;
3848                         }
3849                         node--;
3850                 }
3851         }
3852         return -ENOMEM;
3853 }
3854
3855 /* Always called with the slab_mutex held */
3856 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3857                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3858 {
3859         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3860         int cpu;
3861
3862         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3863         if (!cpu_cache)
3864                 return -ENOMEM;
3865
3866         prev = cachep->cpu_cache;
3867         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3868         /*
3869          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3870          * cpus, so skip the IPIs.
3871          */
3872         if (prev)
3873                 kick_all_cpus_sync();
3874
3875         check_irq_on();
3876         cachep->batchcount = batchcount;
3877         cachep->limit = limit;
3878         cachep->shared = shared;
3879
3880         if (!prev)
3881                 goto setup_node;
3882
3883         for_each_online_cpu(cpu) {
3884                 LIST_HEAD(list);
3885                 int node;
3886                 struct kmem_cache_node *n;
3887                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3888
3889                 node = cpu_to_mem(cpu);
3890                 n = get_node(cachep, node);
3891                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3892                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3893                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3894                 slabs_destroy(cachep, &list);
3895         }
3896         free_percpu(prev);
3897
3898 setup_node:
3899         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3900 }
3901
3902 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3903                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3904 {
3905         int ret;
3906         struct kmem_cache *c;
3907
3908         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3909
3910         if (slab_state < FULL)
3911                 return ret;
3912
3913         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3914                 return ret;
3915
3916         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3917         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3918                 /* return value determined by the root cache only */
3919                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3920         }
3921
3922         return ret;
3923 }
3924
3925 /* Called with slab_mutex held always */
3926 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3927 {
3928         int err;
3929         int limit = 0;
3930         int shared = 0;
3931         int batchcount = 0;
3932
3933         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3934         if (err)
3935                 goto end;
3936
3937         if (!is_root_cache(cachep)) {
3938                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3939                 limit = root->limit;
3940                 shared = root->shared;
3941                 batchcount = root->batchcount;
3942         }
3943
3944         if (limit && shared && batchcount)
3945                 goto skip_setup;
3946         /*
3947          * The head array serves three purposes:
3948          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3949          * - reduce the number of spinlock operations.
3950          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3951          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3952          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3953          * Bonwick.
3954          */
3955         if (cachep->size > 131072)
3956                 limit = 1;
3957         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3958                 limit = 8;
3959         else if (cachep->size > 1024)
3960                 limit = 24;
3961         else if (cachep->size > 256)
3962                 limit = 54;
3963         else
3964                 limit = 120;
3965
3966         /*
3967          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3968          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3969          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3970          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3971          * replaces Bonwick's magazine layer.
3972          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3973          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3974          */
3975         shared = 0;
3976         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3977                 shared = 8;
3978
3979 #if DEBUG
3980         /*
3981          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3982          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3983          */
3984         if (limit > 32)
3985                 limit = 32;
3986 #endif
3987         batchcount = (limit + 1) / 2;
3988 skip_setup:
3989         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3990 end:
3991         if (err)
3992                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3993                        cachep->name, -err);
3994         return err;
3995 }
3996
3997 /*
3998  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3999  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4000  * if drain_array() is used on the shared array.
4001  */
4002 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4003                          struct array_cache *ac, int node)
4004 {
4005         LIST_HEAD(list);
4006
4007         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4008         check_mutex_acquired();
4009
4010         if (!ac || !ac->avail)
4011                 return;
4012
4013         if (ac->touched) {
4014                 ac->touched = 0;
4015                 return;
4016         }
4017
4018         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4019         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4020         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4021
4022         slabs_destroy(cachep, &list);
4023 }
4024
4025 /**
4026  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4027  * @w: work descriptor
4028  *
4029  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4030  * Purpose:
4031  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4032  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4033  *
4034  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4035  * again on the next iteration.
4036  */
4037 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4038 {
4039         struct kmem_cache *searchp;
4040         struct kmem_cache_node *n;
4041         int node = numa_mem_id();
4042         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4043
4044         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4045                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4046                 goto out;
4047
4048         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4049                 check_irq_on();
4050
4051                 /*
4052                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4053                  * have established with reasonable certainty that
4054                  * we can do some work if the lock was obtained.
4055                  */
4056                 n = get_node(searchp, node);
4057
4058                 reap_alien(searchp, n);
4059
4060                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4061
4062                 /*
4063                  * These are racy checks but it does not matter
4064                  * if we skip one check or scan twice.
4065                  */
4066                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4067                         goto next;
4068
4069                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4070
4071                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4072
4073                 if (n->free_touched)
4074                         n->free_touched = 0;
4075                 else {
4076                         int freed;
4077
4078                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4079                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4080                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4081                 }
4082 next:
4083                 cond_resched();
4084         }
4085         check_irq_on();
4086         mutex_unlock(&slab_mutex);
4087         next_reap_node();
4088 out:
4089         /* Set up the next iteration */
4090         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4091                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4092 }
4093
4094 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4095 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4096 {
4097         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4098         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4099         unsigned long free_slabs = 0;
4100         int node;
4101         struct kmem_cache_node *n;
4102
4103         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4104                 check_irq_on();
4105                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4106
4107                 total_slabs += n->total_slabs;
4108                 free_slabs += n->free_slabs;
4109                 free_objs += n->free_objects;
4110
4111                 if (n->shared)
4112                         shared_avail += n->shared->avail;
4113
4114                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4115         }
4116         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4117         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4118         active_objs = num_objs - free_objs;
4119
4120         sinfo->active_objs = active_objs;
4121         sinfo->num_objs = num_objs;
4122         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4123         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4124         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4125         sinfo->limit = cachep->limit;
4126         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4127         sinfo->shared = cachep->shared;
4128         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4129         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4130 }
4131
4132 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4133 {
4134 #if STATS
4135         {                       /* node stats */
4136                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4137                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4138                 unsigned long grown = cachep->grown;
4139                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4140                 unsigned long errors = cachep->errors;
4141                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4142                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4143                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4144                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4145
4146                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4147                            allocs, high, grown,
4148                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4149                            node_frees, overflows);
4150         }
4151         /* cpu stats */
4152         {
4153                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4154                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4155                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4156                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4157
4158                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4159                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4160         }
4161 #endif
4162 }
4163
4164 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4165 /**
4166  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4167  * @file: unused
4168  * @buffer: user buffer
4169  * @count: data length
4170  * @ppos: unused
4171  */
4172 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4173                        size_t count, loff_t *ppos)
4174 {
4175         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4176         int limit, batchcount, shared, res;
4177         struct kmem_cache *cachep;
4178
4179         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4180                 return -EINVAL;
4181         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4182                 return -EFAULT;
4183         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4184
4185         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4186         if (!tmp)
4187                 return -EINVAL;
4188         *tmp = '\0';
4189         tmp++;
4190         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4191                 return -EINVAL;
4192
4193         /* Find the cache in the chain of caches. */
4194         mutex_lock(&slab_mutex);
4195         res = -EINVAL;
4196         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4197                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4198                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4199                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4200                                 res = 0;
4201                         } else {
4202                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4203                                                        batchcount, shared,
4204                                                        GFP_KERNEL);
4205                         }
4206                         break;
4207                 }
4208         }
4209         mutex_unlock(&slab_mutex);
4210         if (res >= 0)
4211                 res = count;
4212         return res;
4213 }
4214
4215 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4216
4217 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4218 {
4219         unsigned long *p;
4220         int l;
4221         if (!v)
4222                 return 1;
4223         l = n[1];
4224         p = n + 2;
4225         while (l) {
4226                 int i = l/2;
4227                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4228                 if (*q == v) {
4229                         q[1]++;
4230                         return 1;
4231                 }
4232                 if (*q > v) {
4233                         l = i;
4234                 } else {
4235                         p = q + 2;
4236                         l -= i + 1;
4237                 }
4238         }
4239         if (++n[1] == n[0])
4240                 return 0;
4241         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4242         p[0] = v;
4243         p[1] = 1;
4244         return 1;
4245 }
4246
4247 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4248                                                 struct page *page)
4249 {
4250         void *p;
4251         int i, j;
4252         unsigned long v;
4253
4254         if (n[0] == n[1])
4255                 return;
4256         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4257                 bool active = true;
4258
4259                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4260                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4261                                 active = false;
4262                                 break;
4263                         }
4264                 }
4265
4266                 if (!active)
4267                         continue;
4268
4269                 /*
4270                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4271                  * mapping is established when actual object allocation and
4272                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4273                  * cache.
4274                  */
4275                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4276                         continue;
4277
4278                 if (!add_caller(n, v))
4279                         return;
4280         }
4281 }
4282
4283 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4284 {
4285 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4286         unsigned long offset, size;
4287         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4288
4289         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4290                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4291                 if (modname[0])
4292                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4293                 return;
4294         }
4295 #endif
4296         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4297 }
4298
4299 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4300 {
4301         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4302         struct page *page;
4303         struct kmem_cache_node *n;
4304         const char *name;
4305         unsigned long *x = m->private;
4306         int node;
4307         int i;
4308
4309         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4310                 return 0;
4311         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4312                 return 0;
4313
4314         /*
4315          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4316          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4317          * during the processing, information would be wrong so restart
4318          * whole processing.
4319          */
4320         do {
4321                 set_store_user_clean(cachep);
4322                 drain_cpu_caches(cachep);
4323
4324                 x[1] = 0;
4325
4326                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4327
4328                         check_irq_on();
4329                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4330
4331                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4332                                 handle_slab(x, cachep, page);
4333                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4334                                 handle_slab(x, cachep, page);
4335                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4336                 }
4337         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4338
4339         name = cachep->name;
4340         if (x[0] == x[1]) {
4341                 /* Increase the buffer size */
4342                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4343                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4344                 if (!m->private) {
4345                         /* Too bad, we are really out */
4346                         m->private = x;
4347                         mutex_lock(&slab_mutex);
4348                         return -ENOMEM;
4349                 }
4350                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4351                 kfree(x);
4352                 mutex_lock(&slab_mutex);
4353                 /* Now make sure this entry will be retried */
4354                 m->count = m->size;
4355                 return 0;
4356         }
4357         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4358                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4359                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4360                 seq_putc(m, '\n');
4361         }
4362
4363         return 0;
4364 }
4365
4366 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4367         .start = slab_start,
4368         .next = slab_next,
4369         .stop = slab_stop,
4370         .show = leaks_show,
4371 };
4372
4373 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4374 {
4375         unsigned long *n;
4376
4377         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4378         if (!n)
4379                 return -ENOMEM;
4380
4381         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4382
4383         return 0;
4384 }
4385
4386 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4387         .open           = slabstats_open,
4388         .read           = seq_read,
4389         .llseek         = seq_lseek,
4390         .release        = seq_release_private,
4391 };
4392 #endif
4393
4394 static int __init slab_proc_init(void)
4395 {
4396 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4397         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4398 #endif
4399         return 0;
4400 }
4401 module_init(slab_proc_init);
4402 #endif
4403
4404 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4405 /*
4406  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4407  *
4408  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4409  * to indicate an error.
4410  */
4411 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4412                                 struct page *page)
4413 {
4414         struct kmem_cache *cachep;
4415         unsigned int objnr;
4416         unsigned long offset;
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 object size. */
4427         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4428                 return NULL;
4429
4430         return cachep->name;
4431 }
4432 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4433
4434 /**
4435  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4436  * @objp: Pointer to the object
4437  *
4438  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4439  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4440  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4441  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4442  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4443  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4444  * must not be freed during the duration of the call.
4445  */
4446 size_t ksize(const void *objp)
4447 {
4448         size_t size;
4449
4450         BUG_ON(!objp);
4451         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4452                 return 0;
4453
4454         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4455         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4456          * so we need to unpoison this area.
4457          */
4458         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4459
4460         return size;
4461 }
4462 EXPORT_SYMBOL(ksize);