Linux 4.14.66
[platform/kernel/linux-rpi.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         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
683         spin_lock_init(&alc->lock);
684         return alc;
685 }
686
687 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
688 {
689         struct alien_cache **alc_ptr;
690         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
691         int i;
692
693         if (limit > 1)
694                 limit = 12;
695         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
696         if (!alc_ptr)
697                 return NULL;
698
699         for_each_node(i) {
700                 if (i == node || !node_online(i))
701                         continue;
702                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
703                 if (!alc_ptr[i]) {
704                         for (i--; i >= 0; i--)
705                                 kfree(alc_ptr[i]);
706                         kfree(alc_ptr);
707                         return NULL;
708                 }
709         }
710         return alc_ptr;
711 }
712
713 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
714 {
715         int i;
716
717         if (!alc_ptr)
718                 return;
719         for_each_node(i)
720             kfree(alc_ptr[i]);
721         kfree(alc_ptr);
722 }
723
724 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
725                                 struct array_cache *ac, int node,
726                                 struct list_head *list)
727 {
728         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
729
730         if (ac->avail) {
731                 spin_lock(&n->list_lock);
732                 /*
733                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
734                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
735                  * into the free lists and getting them back later.
736                  */
737                 if (n->shared)
738                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
739
740                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
741                 ac->avail = 0;
742                 spin_unlock(&n->list_lock);
743         }
744 }
745
746 /*
747  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
748  */
749 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
750 {
751         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
752
753         if (n->alien) {
754                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
755                 struct array_cache *ac;
756
757                 if (alc) {
758                         ac = &alc->ac;
759                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
760                                 LIST_HEAD(list);
761
762                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
763                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
764                                 slabs_destroy(cachep, &list);
765                         }
766                 }
767         }
768 }
769
770 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
771                                 struct alien_cache **alien)
772 {
773         int i = 0;
774         struct alien_cache *alc;
775         struct array_cache *ac;
776         unsigned long flags;
777
778         for_each_online_node(i) {
779                 alc = alien[i];
780                 if (alc) {
781                         LIST_HEAD(list);
782
783                         ac = &alc->ac;
784                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
785                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
786                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
787                         slabs_destroy(cachep, &list);
788                 }
789         }
790 }
791
792 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
793                                 int node, int page_node)
794 {
795         struct kmem_cache_node *n;
796         struct alien_cache *alien = NULL;
797         struct array_cache *ac;
798         LIST_HEAD(list);
799
800         n = get_node(cachep, node);
801         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
802         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
803                 alien = n->alien[page_node];
804                 ac = &alien->ac;
805                 spin_lock(&alien->lock);
806                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
807                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
808                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
809                 }
810                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
811                 spin_unlock(&alien->lock);
812                 slabs_destroy(cachep, &list);
813         } else {
814                 n = get_node(cachep, page_node);
815                 spin_lock(&n->list_lock);
816                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
817                 spin_unlock(&n->list_lock);
818                 slabs_destroy(cachep, &list);
819         }
820         return 1;
821 }
822
823 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
824 {
825         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
826         int node = numa_mem_id();
827         /*
828          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
829          * cache on this cpu.
830          */
831         if (likely(node == page_node))
832                 return 0;
833
834         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
835 }
836
837 /*
838  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
839  * warn about failures.
840  */
841 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
842 {
843         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
844 }
845 #endif
846
847 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
848 {
849         struct kmem_cache_node *n;
850
851         /*
852          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
853          * begin anything. Make sure some other cpu on this
854          * node has not already allocated this
855          */
856         n = get_node(cachep, node);
857         if (n) {
858                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
859                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
860                                 cachep->num;
861                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
862
863                 return 0;
864         }
865
866         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
867         if (!n)
868                 return -ENOMEM;
869
870         kmem_cache_node_init(n);
871         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
872                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
873
874         n->free_limit =
875                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
876
877         /*
878          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
879          * come and go.  slab_mutex is sufficient
880          * protection here.
881          */
882         cachep->node[node] = n;
883
884         return 0;
885 }
886
887 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
888 /*
889  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
890  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
891  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
892  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
893  * already in use.
894  *
895  * Must hold slab_mutex.
896  */
897 static int init_cache_node_node(int node)
898 {
899         int ret;
900         struct kmem_cache *cachep;
901
902         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
903                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
904                 if (ret)
905                         return ret;
906         }
907
908         return 0;
909 }
910 #endif
911
912 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
913                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
914 {
915         int ret = -ENOMEM;
916         struct kmem_cache_node *n;
917         struct array_cache *old_shared = NULL;
918         struct array_cache *new_shared = NULL;
919         struct alien_cache **new_alien = NULL;
920         LIST_HEAD(list);
921
922         if (use_alien_caches) {
923                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
924                 if (!new_alien)
925                         goto fail;
926         }
927
928         if (cachep->shared) {
929                 new_shared = alloc_arraycache(node,
930                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
931                 if (!new_shared)
932                         goto fail;
933         }
934
935         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
936         if (ret)
937                 goto fail;
938
939         n = get_node(cachep, node);
940         spin_lock_irq(&n->list_lock);
941         if (n->shared && force_change) {
942                 free_block(cachep, n->shared->entry,
943                                 n->shared->avail, node, &list);
944                 n->shared->avail = 0;
945         }
946
947         if (!n->shared || force_change) {
948                 old_shared = n->shared;
949                 n->shared = new_shared;
950                 new_shared = NULL;
951         }
952
953         if (!n->alien) {
954                 n->alien = new_alien;
955                 new_alien = NULL;
956         }
957
958         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
959         slabs_destroy(cachep, &list);
960
961         /*
962          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
963          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
964          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
965          * freed after synchronize_sched().
966          */
967         if (old_shared && force_change)
968                 synchronize_sched();
969
970 fail:
971         kfree(old_shared);
972         kfree(new_shared);
973         free_alien_cache(new_alien);
974
975         return ret;
976 }
977
978 #ifdef CONFIG_SMP
979
980 static void cpuup_canceled(long cpu)
981 {
982         struct kmem_cache *cachep;
983         struct kmem_cache_node *n = NULL;
984         int node = cpu_to_mem(cpu);
985         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
986
987         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
988                 struct array_cache *nc;
989                 struct array_cache *shared;
990                 struct alien_cache **alien;
991                 LIST_HEAD(list);
992
993                 n = get_node(cachep, node);
994                 if (!n)
995                         continue;
996
997                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
998
999                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1000                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1001
1002                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1003                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1004                 if (nc) {
1005                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1006                         nc->avail = 0;
1007                 }
1008
1009                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1010                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1011                         goto free_slab;
1012                 }
1013
1014                 shared = n->shared;
1015                 if (shared) {
1016                         free_block(cachep, shared->entry,
1017                                    shared->avail, node, &list);
1018                         n->shared = NULL;
1019                 }
1020
1021                 alien = n->alien;
1022                 n->alien = NULL;
1023
1024                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1025
1026                 kfree(shared);
1027                 if (alien) {
1028                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1029                         free_alien_cache(alien);
1030                 }
1031
1032 free_slab:
1033                 slabs_destroy(cachep, &list);
1034         }
1035         /*
1036          * In the previous loop, all the objects were freed to
1037          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1038          * shrink each nodelist to its limit.
1039          */
1040         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1041                 n = get_node(cachep, node);
1042                 if (!n)
1043                         continue;
1044                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1045         }
1046 }
1047
1048 static int cpuup_prepare(long cpu)
1049 {
1050         struct kmem_cache *cachep;
1051         int node = cpu_to_mem(cpu);
1052         int err;
1053
1054         /*
1055          * We need to do this right in the beginning since
1056          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1057          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1058          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1059          */
1060         err = init_cache_node_node(node);
1061         if (err < 0)
1062                 goto bad;
1063
1064         /*
1065          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1066          * array caches
1067          */
1068         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1069                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1070                 if (err)
1071                         goto bad;
1072         }
1073
1074         return 0;
1075 bad:
1076         cpuup_canceled(cpu);
1077         return -ENOMEM;
1078 }
1079
1080 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1081 {
1082         int err;
1083
1084         mutex_lock(&slab_mutex);
1085         err = cpuup_prepare(cpu);
1086         mutex_unlock(&slab_mutex);
1087         return err;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1092  * offline.
1093  *
1094  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1095  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1096  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1097  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1098  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1099  */
1100 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1101 {
1102         mutex_lock(&slab_mutex);
1103         cpuup_canceled(cpu);
1104         mutex_unlock(&slab_mutex);
1105         return 0;
1106 }
1107 #endif
1108
1109 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1110 {
1111         start_cpu_timer(cpu);
1112         return 0;
1113 }
1114
1115 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1116 {
1117         /*
1118          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1119          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1120          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1121          * timer.
1122          */
1123         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1124         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1125         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1126         return 0;
1127 }
1128
1129 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1130 /*
1131  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1132  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1133  * removed.
1134  *
1135  * Must hold slab_mutex.
1136  */
1137 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1138 {
1139         struct kmem_cache *cachep;
1140         int ret = 0;
1141
1142         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1143                 struct kmem_cache_node *n;
1144
1145                 n = get_node(cachep, node);
1146                 if (!n)
1147                         continue;
1148
1149                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1150
1151                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1152                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1153                         ret = -EBUSY;
1154                         break;
1155                 }
1156         }
1157         return ret;
1158 }
1159
1160 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1161                                         unsigned long action, void *arg)
1162 {
1163         struct memory_notify *mnb = arg;
1164         int ret = 0;
1165         int nid;
1166
1167         nid = mnb->status_change_nid;
1168         if (nid < 0)
1169                 goto out;
1170
1171         switch (action) {
1172         case MEM_GOING_ONLINE:
1173                 mutex_lock(&slab_mutex);
1174                 ret = init_cache_node_node(nid);
1175                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1176                 break;
1177         case MEM_GOING_OFFLINE:
1178                 mutex_lock(&slab_mutex);
1179                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1180                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1181                 break;
1182         case MEM_ONLINE:
1183         case MEM_OFFLINE:
1184         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1185         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1186                 break;
1187         }
1188 out:
1189         return notifier_from_errno(ret);
1190 }
1191 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1192
1193 /*
1194  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1195  */
1196 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1197                                 int nodeid)
1198 {
1199         struct kmem_cache_node *ptr;
1200
1201         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1202         BUG_ON(!ptr);
1203
1204         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1205         /*
1206          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1207          */
1208         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1209
1210         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1211         cachep->node[nodeid] = ptr;
1212 }
1213
1214 /*
1215  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1216  * size of kmem_cache_node.
1217  */
1218 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1219 {
1220         int node;
1221
1222         for_each_online_node(node) {
1223                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1224                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1225                     REAPTIMEOUT_NODE +
1226                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1232  * before smp_init().
1233  */
1234 void __init kmem_cache_init(void)
1235 {
1236         int i;
1237
1238         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1239                                         sizeof(struct rcu_head));
1240         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1241
1242         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1243                 use_alien_caches = 0;
1244
1245         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1246                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1247
1248         /*
1249          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1250          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1251          * not overridden on the command line.
1252          */
1253         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1254                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1255
1256         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1257          * from caches that do not exist yet:
1258          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1259          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1260          *    kmem_cache is statically allocated.
1261          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1262          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1263          *    array at the end of the bootstrap.
1264          * 2) Create the first kmalloc cache.
1265          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1266          *    An __init data area is used for the head array.
1267          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1268          *    head arrays.
1269          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1270          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1271          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1272          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1273          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1274          */
1275
1276         /* 1) create the kmem_cache */
1277
1278         /*
1279          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1280          */
1281         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1282                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1283                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1284                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1285         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1286         memcg_link_cache(kmem_cache);
1287         slab_state = PARTIAL;
1288
1289         /*
1290          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1291          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1292          */
1293         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1294                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1295                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1296         slab_state = PARTIAL_NODE;
1297         setup_kmalloc_cache_index_table();
1298
1299         slab_early_init = 0;
1300
1301         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1302         {
1303                 int nid;
1304
1305                 for_each_online_node(nid) {
1306                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1307
1308                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1309                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1310                 }
1311         }
1312
1313         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1314 }
1315
1316 void __init kmem_cache_init_late(void)
1317 {
1318         struct kmem_cache *cachep;
1319
1320         slab_state = UP;
1321
1322         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1323         mutex_lock(&slab_mutex);
1324         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1325                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1326                         BUG();
1327         mutex_unlock(&slab_mutex);
1328
1329         /* Done! */
1330         slab_state = FULL;
1331
1332 #ifdef CONFIG_NUMA
1333         /*
1334          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1335          * node.
1336          */
1337         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1338 #endif
1339
1340         /*
1341          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1342          * of the kernel is not yet operational.
1343          */
1344 }
1345
1346 static int __init cpucache_init(void)
1347 {
1348         int ret;
1349
1350         /*
1351          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1352          */
1353         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1354                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1355         WARN_ON(ret < 0);
1356
1357         /* Done! */
1358         slab_state = FULL;
1359         return 0;
1360 }
1361 __initcall(cpucache_init);
1362
1363 static noinline void
1364 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1365 {
1366 #if DEBUG
1367         struct kmem_cache_node *n;
1368         unsigned long flags;
1369         int node;
1370         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1371                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1372
1373         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1374                 return;
1375
1376         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1377                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1378         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1379                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1380
1381         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1382                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1383
1384                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1385                 total_slabs = n->total_slabs;
1386                 free_slabs = n->free_slabs;
1387                 free_objs = n->free_objects;
1388                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1389
1390                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1391                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1392                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1393                         total_slabs * cachep->num);
1394         }
1395 #endif
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1400  * kmem_cache_node ->list_lock.
1401  *
1402  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1403  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1404  * would be relatively rare and ignorable.
1405  */
1406 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1407                                                                 int nodeid)
1408 {
1409         struct page *page;
1410         int nr_pages;
1411
1412         flags |= cachep->allocflags;
1413         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1414                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1415
1416         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1417         if (!page) {
1418                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1419                 return NULL;
1420         }
1421
1422         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1423                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1424                 return NULL;
1425         }
1426
1427         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1428         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1429                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1430         else
1431                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1432
1433         __SetPageSlab(page);
1434         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1435         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1436                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1437
1438         return page;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Interface to system's page release.
1443  */
1444 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1445 {
1446         int order = cachep->gfporder;
1447         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1448
1449         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1450                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1451         else
1452                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1453
1454         BUG_ON(!PageSlab(page));
1455         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1456         __ClearPageSlab(page);
1457         page_mapcount_reset(page);
1458         page->mapping = NULL;
1459
1460         if (current->reclaim_state)
1461                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1462         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1463         __free_pages(page, order);
1464 }
1465
1466 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1467 {
1468         struct kmem_cache *cachep;
1469         struct page *page;
1470
1471         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1472         cachep = page->slab_cache;
1473
1474         kmem_freepages(cachep, page);
1475 }
1476
1477 #if DEBUG
1478 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1479 {
1480         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1481                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1482                 return true;
1483
1484         return false;
1485 }
1486
1487 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1488 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1489                             unsigned long caller)
1490 {
1491         int size = cachep->object_size;
1492
1493         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1494
1495         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1496                 return;
1497
1498         *addr++ = 0x12345678;
1499         *addr++ = caller;
1500         *addr++ = smp_processor_id();
1501         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1502         {
1503                 unsigned long *sptr = &caller;
1504                 unsigned long svalue;
1505
1506                 while (!kstack_end(sptr)) {
1507                         svalue = *sptr++;
1508                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1509                                 *addr++ = svalue;
1510                                 size -= sizeof(unsigned long);
1511                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1512                                         break;
1513                         }
1514                 }
1515
1516         }
1517         *addr++ = 0x87654321;
1518 }
1519
1520 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1521                                 int map, unsigned long caller)
1522 {
1523         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1524                 return;
1525
1526         if (caller)
1527                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1528
1529         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1530 }
1531
1532 #else
1533 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1534                                 int map, unsigned long caller) {}
1535
1536 #endif
1537
1538 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1539 {
1540         int size = cachep->object_size;
1541         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1542
1543         memset(addr, val, size);
1544         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1545 }
1546
1547 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1548 {
1549         int i;
1550         unsigned char error = 0;
1551         int bad_count = 0;
1552
1553         pr_err("%03x: ", offset);
1554         for (i = 0; i < limit; i++) {
1555                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1556                         error = data[offset + i];
1557                         bad_count++;
1558                 }
1559         }
1560         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1561                         &data[offset], limit, 1);
1562
1563         if (bad_count == 1) {
1564                 error ^= POISON_FREE;
1565                 if (!(error & (error - 1))) {
1566                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1567 #ifdef CONFIG_X86
1568                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1569 #else
1570                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1571 #endif
1572                 }
1573         }
1574 }
1575 #endif
1576
1577 #if DEBUG
1578
1579 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1580 {
1581         int i, size;
1582         char *realobj;
1583
1584         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1585                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1586                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1587                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1588         }
1589
1590         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1591                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1592                        *dbg_userword(cachep, objp),
1593                        *dbg_userword(cachep, objp));
1594         }
1595         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1596         size = cachep->object_size;
1597         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1598                 int limit;
1599                 limit = 16;
1600                 if (i + limit > size)
1601                         limit = size - i;
1602                 dump_line(realobj, i, limit);
1603         }
1604 }
1605
1606 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1607 {
1608         char *realobj;
1609         int size, i;
1610         int lines = 0;
1611
1612         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1613                 return;
1614
1615         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1616         size = cachep->object_size;
1617
1618         for (i = 0; i < size; i++) {
1619                 char exp = POISON_FREE;
1620                 if (i == size - 1)
1621                         exp = POISON_END;
1622                 if (realobj[i] != exp) {
1623                         int limit;
1624                         /* Mismatch ! */
1625                         /* Print header */
1626                         if (lines == 0) {
1627                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1628                                        print_tainted(), cachep->name,
1629                                        realobj, size);
1630                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1631                         }
1632                         /* Hexdump the affected line */
1633                         i = (i / 16) * 16;
1634                         limit = 16;
1635                         if (i + limit > size)
1636                                 limit = size - i;
1637                         dump_line(realobj, i, limit);
1638                         i += 16;
1639                         lines++;
1640                         /* Limit to 5 lines */
1641                         if (lines > 5)
1642                                 break;
1643                 }
1644         }
1645         if (lines != 0) {
1646                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1647                  * exist:
1648                  */
1649                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1650                 unsigned int objnr;
1651
1652                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1653                 if (objnr) {
1654                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1655                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1656                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1657                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1658                 }
1659                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1660                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1661                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1662                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1663                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1664                 }
1665         }
1666 }
1667 #endif
1668
1669 #if DEBUG
1670 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1671                                                 struct page *page)
1672 {
1673         int i;
1674
1675         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1676                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1677                         POISON_FREE);
1678         }
1679
1680         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1681                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1682
1683                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1684                         check_poison_obj(cachep, objp);
1685                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1686                 }
1687                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1688                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1689                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1690                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1691                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1692                 }
1693         }
1694 }
1695 #else
1696 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1697                                                 struct page *page)
1698 {
1699 }
1700 #endif
1701
1702 /**
1703  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1704  * @cachep: cache pointer being destroyed
1705  * @page: page pointer being destroyed
1706  *
1707  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1708  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1709  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1710  */
1711 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1712 {
1713         void *freelist;
1714
1715         freelist = page->freelist;
1716         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1717         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1718                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1719         else
1720                 kmem_freepages(cachep, page);
1721
1722         /*
1723          * From now on, we don't use freelist
1724          * although actual page can be freed in rcu context
1725          */
1726         if (OFF_SLAB(cachep))
1727                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1728 }
1729
1730 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1731 {
1732         struct page *page, *n;
1733
1734         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1735                 list_del(&page->lru);
1736                 slab_destroy(cachep, page);
1737         }
1738 }
1739
1740 /**
1741  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1742  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1743  * @size: size of objects to be created in this cache.
1744  * @flags: slab allocation flags
1745  *
1746  * Also calculates the number of objects per slab.
1747  *
1748  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1749  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1750  * towards high-order requests, this should be changed.
1751  */
1752 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1753                                 size_t size, unsigned long flags)
1754 {
1755         size_t left_over = 0;
1756         int gfporder;
1757
1758         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1759                 unsigned int num;
1760                 size_t remainder;
1761
1762                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1763                 if (!num)
1764                         continue;
1765
1766                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1767                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1768                         break;
1769
1770                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1771                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1772                         size_t freelist_size;
1773
1774                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1775                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1776                         if (!freelist_cache)
1777                                 continue;
1778
1779                         /*
1780                          * Needed to avoid possible looping condition
1781                          * in cache_grow_begin()
1782                          */
1783                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1784                                 continue;
1785
1786                         /* check if off slab has enough benefit */
1787                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1788                                 continue;
1789                 }
1790
1791                 /* Found something acceptable - save it away */
1792                 cachep->num = num;
1793                 cachep->gfporder = gfporder;
1794                 left_over = remainder;
1795
1796                 /*
1797                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1798                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1799                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1800                  */
1801                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1802                         break;
1803
1804                 /*
1805                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1806                  * currently bad for the gfp()s.
1807                  */
1808                 if (gfporder >= slab_max_order)
1809                         break;
1810
1811                 /*
1812                  * Acceptable internal fragmentation?
1813                  */
1814                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1815                         break;
1816         }
1817         return left_over;
1818 }
1819
1820 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1821                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1822 {
1823         int cpu;
1824         size_t size;
1825         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1826
1827         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1828         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1829
1830         if (!cpu_cache)
1831                 return NULL;
1832
1833         for_each_possible_cpu(cpu) {
1834                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1835                                 entries, batchcount);
1836         }
1837
1838         return cpu_cache;
1839 }
1840
1841 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1842 {
1843         if (slab_state >= FULL)
1844                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1845
1846         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1847         if (!cachep->cpu_cache)
1848                 return 1;
1849
1850         if (slab_state == DOWN) {
1851                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1852                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1853         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1854                 /* For kmem_cache_node */
1855                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1856         } else {
1857                 int node;
1858
1859                 for_each_online_node(node) {
1860                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1861                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1862                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1863                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1864                 }
1865         }
1866
1867         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1868                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1869                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1870
1871         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1872         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1873         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1874         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1875         cachep->batchcount = 1;
1876         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1881         unsigned long flags, const char *name,
1882         void (*ctor)(void *))
1883 {
1884         return flags;
1885 }
1886
1887 struct kmem_cache *
1888 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1889                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1890 {
1891         struct kmem_cache *cachep;
1892
1893         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1894         if (cachep) {
1895                 cachep->refcount++;
1896
1897                 /*
1898                  * Adjust the object sizes so that we clear
1899                  * the complete object on kzalloc.
1900                  */
1901                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1902         }
1903         return cachep;
1904 }
1905
1906 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1907                         size_t size, unsigned long flags)
1908 {
1909         size_t left;
1910
1911         cachep->num = 0;
1912
1913         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1914                 return false;
1915
1916         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1917                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1918         if (!cachep->num)
1919                 return false;
1920
1921         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1922                 return false;
1923
1924         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1925
1926         return true;
1927 }
1928
1929 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1930                         size_t size, unsigned long flags)
1931 {
1932         size_t left;
1933
1934         cachep->num = 0;
1935
1936         /*
1937          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1938          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1939          */
1940         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1941                 return false;
1942
1943         /*
1944          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1945          * off-slab (should allow better packing of objs).
1946          */
1947         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1948         if (!cachep->num)
1949                 return false;
1950
1951         /*
1952          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1953          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1954          */
1955         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1956                 return false;
1957
1958         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1959
1960         return true;
1961 }
1962
1963 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1964                         size_t size, unsigned long flags)
1965 {
1966         size_t left;
1967
1968         cachep->num = 0;
1969
1970         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1971         if (!cachep->num)
1972                 return false;
1973
1974         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1975
1976         return true;
1977 }
1978
1979 /**
1980  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1981  * @cachep: cache management descriptor
1982  * @flags: SLAB flags
1983  *
1984  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1985  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1986  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1987  *
1988  * The flags are
1989  *
1990  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1991  * to catch references to uninitialised memory.
1992  *
1993  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1994  * for buffer overruns.
1995  *
1996  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1997  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1998  * as davem.
1999  */
2000 int
2001 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2002 {
2003         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2004         gfp_t gfp;
2005         int err;
2006         size_t size = cachep->size;
2007
2008 #if DEBUG
2009 #if FORCED_DEBUG
2010         /*
2011          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2012          * large objects, if the increased size would increase the object size
2013          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2014          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2015          */
2016         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2017                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2018                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2019         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2020                 flags |= SLAB_POISON;
2021 #endif
2022 #endif
2023
2024         /*
2025          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2026          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2027          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2028          */
2029         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2030
2031         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2032                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2033                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2034                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2035                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2036         }
2037
2038         /* 3) caller mandated alignment */
2039         if (ralign < cachep->align) {
2040                 ralign = cachep->align;
2041         }
2042         /* disable debug if necessary */
2043         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2044                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2045         /*
2046          * 4) Store it.
2047          */
2048         cachep->align = ralign;
2049         cachep->colour_off = cache_line_size();
2050         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2051         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2052                 cachep->colour_off = cachep->align;
2053
2054         if (slab_is_available())
2055                 gfp = GFP_KERNEL;
2056         else
2057                 gfp = GFP_NOWAIT;
2058
2059 #if DEBUG
2060
2061         /*
2062          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2063          * into align above.
2064          */
2065         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2066                 /* add space for red zone words */
2067                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2068                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2069         }
2070         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2071                 /* user store requires one word storage behind the end of
2072                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2073                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2074                  */
2075                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2076                         size += REDZONE_ALIGN;
2077                 else
2078                         size += BYTES_PER_WORD;
2079         }
2080 #endif
2081
2082         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2083
2084         size = ALIGN(size, cachep->align);
2085         /*
2086          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2087          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2088          */
2089         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2090                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2091
2092 #if DEBUG
2093         /*
2094          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2095          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2096          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2097          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2098          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2099          */
2100         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2101                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2102                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2103                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2104
2105                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2106                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2107                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2108                                 size = tmp_size;
2109                                 goto done;
2110                         }
2111                 }
2112         }
2113 #endif
2114
2115         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2116                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2117                 goto done;
2118         }
2119
2120         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2121                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2122                 goto done;
2123         }
2124
2125         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2126                 goto done;
2127
2128         return -E2BIG;
2129
2130 done:
2131         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2132         cachep->flags = flags;
2133         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2134         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2135                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2136         cachep->size = size;
2137         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2138
2139 #if DEBUG
2140         /*
2141          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2142          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2143          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2144          */
2145         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2146                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2147                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2148                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2149 #endif
2150
2151         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2152                 cachep->freelist_cache =
2153                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2154         }
2155
2156         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2157         if (err) {
2158                 __kmem_cache_release(cachep);
2159                 return err;
2160         }
2161
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 #if DEBUG
2166 static void check_irq_off(void)
2167 {
2168         BUG_ON(!irqs_disabled());
2169 }
2170
2171 static void check_irq_on(void)
2172 {
2173         BUG_ON(irqs_disabled());
2174 }
2175
2176 static void check_mutex_acquired(void)
2177 {
2178         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2179 }
2180
2181 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2182 {
2183 #ifdef CONFIG_SMP
2184         check_irq_off();
2185         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2186 #endif
2187 }
2188
2189 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2190 {
2191 #ifdef CONFIG_SMP
2192         check_irq_off();
2193         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2194 #endif
2195 }
2196
2197 #else
2198 #define check_irq_off() do { } while(0)
2199 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2200 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2201 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2202 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2203 #endif
2204
2205 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2206                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2207 {
2208         int tofree;
2209
2210         if (!ac || !ac->avail)
2211                 return;
2212
2213         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2214         if (tofree > ac->avail)
2215                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2216
2217         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2218         ac->avail -= tofree;
2219         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2220 }
2221
2222 static void do_drain(void *arg)
2223 {
2224         struct kmem_cache *cachep = arg;
2225         struct array_cache *ac;
2226         int node = numa_mem_id();
2227         struct kmem_cache_node *n;
2228         LIST_HEAD(list);
2229
2230         check_irq_off();
2231         ac = cpu_cache_get(cachep);
2232         n = get_node(cachep, node);
2233         spin_lock(&n->list_lock);
2234         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2235         spin_unlock(&n->list_lock);
2236         slabs_destroy(cachep, &list);
2237         ac->avail = 0;
2238 }
2239
2240 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2241 {
2242         struct kmem_cache_node *n;
2243         int node;
2244         LIST_HEAD(list);
2245
2246         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2247         check_irq_on();
2248         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2249                 if (n->alien)
2250                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2251
2252         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2253                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2254                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2255                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2256
2257                 slabs_destroy(cachep, &list);
2258         }
2259 }
2260
2261 /*
2262  * Remove slabs from the list of free slabs.
2263  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2264  *
2265  * Returns the actual number of slabs released.
2266  */
2267 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2268                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2269 {
2270         struct list_head *p;
2271         int nr_freed;
2272         struct page *page;
2273
2274         nr_freed = 0;
2275         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2276
2277                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2278                 p = n->slabs_free.prev;
2279                 if (p == &n->slabs_free) {
2280                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2281                         goto out;
2282                 }
2283
2284                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2285                 list_del(&page->lru);
2286                 n->free_slabs--;
2287                 n->total_slabs--;
2288                 /*
2289                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2290                  * to the cache.
2291                  */
2292                 n->free_objects -= cache->num;
2293                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2294                 slab_destroy(cache, page);
2295                 nr_freed++;
2296         }
2297 out:
2298         return nr_freed;
2299 }
2300
2301 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2302 {
2303         int ret = 0;
2304         int node;
2305         struct kmem_cache_node *n;
2306
2307         drain_cpu_caches(cachep);
2308
2309         check_irq_on();
2310         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2311                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2312
2313                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2314                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2315         }
2316         return (ret ? 1 : 0);
2317 }
2318
2319 #ifdef CONFIG_MEMCG
2320 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2321 {
2322         __kmem_cache_shrink(cachep);
2323 }
2324 #endif
2325
2326 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2327 {
2328         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2329 }
2330
2331 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2332 {
2333         int i;
2334         struct kmem_cache_node *n;
2335
2336         cache_random_seq_destroy(cachep);
2337
2338         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2339
2340         /* NUMA: free the node structures */
2341         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2342                 kfree(n->shared);
2343                 free_alien_cache(n->alien);
2344                 kfree(n);
2345                 cachep->node[i] = NULL;
2346         }
2347 }
2348
2349 /*
2350  * Get the memory for a slab management obj.
2351  *
2352  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2353  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2354  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2355  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2356  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2357  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2358  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2359  *
2360  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2361  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2362  */
2363 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2364                                    struct page *page, int colour_off,
2365                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2366 {
2367         void *freelist;
2368         void *addr = page_address(page);
2369
2370         page->s_mem = addr + colour_off;
2371         page->active = 0;
2372
2373         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2374                 freelist = NULL;
2375         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2376                 /* Slab management obj is off-slab. */
2377                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2378                                               local_flags, nodeid);
2379                 if (!freelist)
2380                         return NULL;
2381         } else {
2382                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2383                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2384                                 cachep->freelist_size;
2385         }
2386
2387         return freelist;
2388 }
2389
2390 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2391 {
2392         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2393 }
2394
2395 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2396                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2397 {
2398         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2399 }
2400
2401 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2402 {
2403 #if DEBUG
2404         int i;
2405
2406         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2407                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2408
2409                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2410                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2411
2412                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2413                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2414                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2415                 }
2416                 /*
2417                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2418                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2419                  * They must also be threaded.
2420                  */
2421                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2422                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2423                                                    objp + obj_offset(cachep));
2424                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2425                         kasan_poison_object_data(
2426                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2427                 }
2428
2429                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2430                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2431                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2432                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2433                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2434                 }
2435                 /* need to poison the objs? */
2436                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2437                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2438                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2439                 }
2440         }
2441 #endif
2442 }
2443
2444 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2445 /* Hold information during a freelist initialization */
2446 union freelist_init_state {
2447         struct {
2448                 unsigned int pos;
2449                 unsigned int *list;
2450                 unsigned int count;
2451         };
2452         struct rnd_state rnd_state;
2453 };
2454
2455 /*
2456  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2457  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2458  */
2459 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2460                                 struct kmem_cache *cachep,
2461                                 unsigned int count)
2462 {
2463         bool ret;
2464         unsigned int rand;
2465
2466         /* Use best entropy available to define a random shift */
2467         rand = get_random_int();
2468
2469         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2470         if (!cachep->random_seq) {
2471                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2472                 ret = false;
2473         } else {
2474                 state->list = cachep->random_seq;
2475                 state->count = count;
2476                 state->pos = rand % count;
2477                 ret = true;
2478         }
2479         return ret;
2480 }
2481
2482 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2483 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2484 {
2485         if (state->pos >= state->count)
2486                 state->pos = 0;
2487         return state->list[state->pos++];
2488 }
2489
2490 /* Swap two freelist entries */
2491 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2492 {
2493         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2494                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2495 }
2496
2497 /*
2498  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2499  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2500  */
2501 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2502 {
2503         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2504         union freelist_init_state state;
2505         bool precomputed;
2506
2507         if (count < 2)
2508                 return false;
2509
2510         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2511
2512         /* Take a random entry as the objfreelist */
2513         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2514                 if (!precomputed)
2515                         objfreelist = count - 1;
2516                 else
2517                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2518                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2519                                                 obj_offset(cachep);
2520                 count--;
2521         }
2522
2523         /*
2524          * On early boot, generate the list dynamically.
2525          * Later use a pre-computed list for speed.
2526          */
2527         if (!precomputed) {
2528                 for (i = 0; i < count; i++)
2529                         set_free_obj(page, i, i);
2530
2531                 /* Fisher-Yates shuffle */
2532                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2533                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2534                         rand %= (i + 1);
2535                         swap_free_obj(page, i, rand);
2536                 }
2537         } else {
2538                 for (i = 0; i < count; i++)
2539                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2540         }
2541
2542         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2543                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2544
2545         return true;
2546 }
2547 #else
2548 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2549                                 struct page *page)
2550 {
2551         return false;
2552 }
2553 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2554
2555 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2556                             struct page *page)
2557 {
2558         int i;
2559         void *objp;
2560         bool shuffled;
2561
2562         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2563
2564         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2565         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2566
2567         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2568                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2569                                                 obj_offset(cachep);
2570         }
2571
2572         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2573                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2574                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2575
2576                 /* constructor could break poison info */
2577                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2578                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2579                         cachep->ctor(objp);
2580                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2581                 }
2582
2583                 if (!shuffled)
2584                         set_free_obj(page, i, i);
2585         }
2586 }
2587
2588 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2589 {
2590         void *objp;
2591
2592         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2593         page->active++;
2594
2595 #if DEBUG
2596         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2597                 set_store_user_dirty(cachep);
2598 #endif
2599
2600         return objp;
2601 }
2602
2603 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2604                         struct page *page, void *objp)
2605 {
2606         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2607 #if DEBUG
2608         unsigned int i;
2609
2610         /* Verify double free bug */
2611         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2612                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2613                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2614                                cachep->name, objp);
2615                         BUG();
2616                 }
2617         }
2618 #endif
2619         page->active--;
2620         if (!page->freelist)
2621                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2622
2623         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2628  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2629  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2630  */
2631 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2632                            void *freelist)
2633 {
2634         page->slab_cache = cache;
2635         page->freelist = freelist;
2636 }
2637
2638 /*
2639  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2640  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2641  */
2642 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2643                                 gfp_t flags, int nodeid)
2644 {
2645         void *freelist;
2646         size_t offset;
2647         gfp_t local_flags;
2648         int page_node;
2649         struct kmem_cache_node *n;
2650         struct page *page;
2651
2652         /*
2653          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2654          * critical path in kmem_cache_alloc().
2655          */
2656         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2657                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2658                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2659                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2660                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2661                 dump_stack();
2662         }
2663         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2664
2665         check_irq_off();
2666         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2667                 local_irq_enable();
2668
2669         /*
2670          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2671          * 'nodeid'.
2672          */
2673         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2674         if (!page)
2675                 goto failed;
2676
2677         page_node = page_to_nid(page);
2678         n = get_node(cachep, page_node);
2679
2680         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2681         n->colour_next++;
2682         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2683                 n->colour_next = 0;
2684
2685         offset = n->colour_next;
2686         if (offset >= cachep->colour)
2687                 offset = 0;
2688
2689         offset *= cachep->colour_off;
2690
2691         /* Get slab management. */
2692         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2693                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2694         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2695                 goto opps1;
2696
2697         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2698
2699         kasan_poison_slab(page);
2700         cache_init_objs(cachep, page);
2701
2702         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2703                 local_irq_disable();
2704
2705         return page;
2706
2707 opps1:
2708         kmem_freepages(cachep, page);
2709 failed:
2710         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2711                 local_irq_disable();
2712         return NULL;
2713 }
2714
2715 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2716 {
2717         struct kmem_cache_node *n;
2718         void *list = NULL;
2719
2720         check_irq_off();
2721
2722         if (!page)
2723                 return;
2724
2725         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2726         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2727
2728         spin_lock(&n->list_lock);
2729         n->total_slabs++;
2730         if (!page->active) {
2731                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2732                 n->free_slabs++;
2733         } else
2734                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2735
2736         STATS_INC_GROWN(cachep);
2737         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2738         spin_unlock(&n->list_lock);
2739
2740         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2741 }
2742
2743 #if DEBUG
2744
2745 /*
2746  * Perform extra freeing checks:
2747  * - detect bad pointers.
2748  * - POISON/RED_ZONE checking
2749  */
2750 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2751 {
2752         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2753                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2754                        (unsigned long)objp);
2755                 BUG();
2756         }
2757 }
2758
2759 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2760 {
2761         unsigned long long redzone1, redzone2;
2762
2763         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2764         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2765
2766         /*
2767          * Redzone is ok.
2768          */
2769         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2770                 return;
2771
2772         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2773                 slab_error(cache, "double free detected");
2774         else
2775                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2776
2777         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2778                obj, redzone1, redzone2);
2779 }
2780
2781 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2782                                    unsigned long caller)
2783 {
2784         unsigned int objnr;
2785         struct page *page;
2786
2787         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2788
2789         objp -= obj_offset(cachep);
2790         kfree_debugcheck(objp);
2791         page = virt_to_head_page(objp);
2792
2793         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2794                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2795                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2796                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2797         }
2798         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2799                 set_store_user_dirty(cachep);
2800                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2801         }
2802
2803         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2804
2805         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2806         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2807
2808         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2809                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2810                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2811         }
2812         return objp;
2813 }
2814
2815 #else
2816 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2817 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2818 #endif
2819
2820 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2821                                                 void **list)
2822 {
2823 #if DEBUG
2824         void *next = *list;
2825         void *objp;
2826
2827         while (next) {
2828                 objp = next - obj_offset(cachep);
2829                 next = *(void **)next;
2830                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2831         }
2832 #endif
2833 }
2834
2835 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2836                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2837                                 void **list)
2838 {
2839         /* move slabp to correct slabp list: */
2840         list_del(&page->lru);
2841         if (page->active == cachep->num) {
2842                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2843                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2844 #if DEBUG
2845                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2846                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2847                                 void **objp = page->freelist;
2848
2849                                 *objp = *list;
2850                                 *list = objp;
2851                         }
2852 #endif
2853                         page->freelist = NULL;
2854                 }
2855         } else
2856                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2857 }
2858
2859 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2860 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2861                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2862 {
2863         if (!page)
2864                 return NULL;
2865
2866         if (pfmemalloc)
2867                 return page;
2868
2869         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2870                 return page;
2871
2872         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2873         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2874                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2875                 return page;
2876         }
2877
2878         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2879         list_del(&page->lru);
2880         if (!page->active) {
2881                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2882                 n->free_slabs++;
2883         } else
2884                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2885
2886         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2887                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2888                         return page;
2889         }
2890
2891         n->free_touched = 1;
2892         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2893                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2894                         n->free_slabs--;
2895                         return page;
2896                 }
2897         }
2898
2899         return NULL;
2900 }
2901
2902 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2903 {
2904         struct page *page;
2905
2906         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2907         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2908         if (!page) {
2909                 n->free_touched = 1;
2910                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2911                                                 lru);
2912                 if (page)
2913                         n->free_slabs--;
2914         }
2915
2916         if (sk_memalloc_socks())
2917                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2918
2919         return page;
2920 }
2921
2922 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2923                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2924 {
2925         struct page *page;
2926         void *obj;
2927         void *list = NULL;
2928
2929         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2930                 return NULL;
2931
2932         spin_lock(&n->list_lock);
2933         page = get_first_slab(n, true);
2934         if (!page) {
2935                 spin_unlock(&n->list_lock);
2936                 return NULL;
2937         }
2938
2939         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2940         n->free_objects--;
2941
2942         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2943
2944         spin_unlock(&n->list_lock);
2945         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2946
2947         return obj;
2948 }
2949
2950 /*
2951  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2952  * or cache_grow_end() for new slab
2953  */
2954 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2955                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2956 {
2957         /*
2958          * There must be at least one object available for
2959          * allocation.
2960          */
2961         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2962
2963         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2964                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2965                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2966                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2967
2968                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2969         }
2970
2971         return batchcount;
2972 }
2973
2974 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2975 {
2976         int batchcount;
2977         struct kmem_cache_node *n;
2978         struct array_cache *ac, *shared;
2979         int node;
2980         void *list = NULL;
2981         struct page *page;
2982
2983         check_irq_off();
2984         node = numa_mem_id();
2985
2986         ac = cpu_cache_get(cachep);
2987         batchcount = ac->batchcount;
2988         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2989                 /*
2990                  * If there was little recent activity on this cache, then
2991                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2992                  * refill bouncing.
2993                  */
2994                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2995         }
2996         n = get_node(cachep, node);
2997
2998         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2999         shared = READ_ONCE(n->shared);
3000         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3001                 goto direct_grow;
3002
3003         spin_lock(&n->list_lock);
3004         shared = READ_ONCE(n->shared);
3005
3006         /* See if we can refill from the shared array */
3007         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3008                 shared->touched = 1;
3009                 goto alloc_done;
3010         }
3011
3012         while (batchcount > 0) {
3013                 /* Get slab alloc is to come from. */
3014                 page = get_first_slab(n, false);
3015                 if (!page)
3016                         goto must_grow;
3017
3018                 check_spinlock_acquired(cachep);
3019
3020                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3021                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3022         }
3023
3024 must_grow:
3025         n->free_objects -= ac->avail;
3026 alloc_done:
3027         spin_unlock(&n->list_lock);
3028         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3029
3030 direct_grow:
3031         if (unlikely(!ac->avail)) {
3032                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3033                 if (sk_memalloc_socks()) {
3034                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3035
3036                         if (obj)
3037                                 return obj;
3038                 }
3039
3040                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3041
3042                 /*
3043                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3044                  * then ac could change.
3045                  */
3046                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3047                 if (!ac->avail && page)
3048                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3049                 cache_grow_end(cachep, page);
3050
3051                 if (!ac->avail)
3052                         return NULL;
3053         }
3054         ac->touched = 1;
3055
3056         return ac->entry[--ac->avail];
3057 }
3058
3059 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3060                                                 gfp_t flags)
3061 {
3062         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3063 }
3064
3065 #if DEBUG
3066 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3067                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3068 {
3069         if (!objp)
3070                 return objp;
3071         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3072                 check_poison_obj(cachep, objp);
3073                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3074                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3075         }
3076         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3077                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3078
3079         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3080                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3081                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3082                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3083                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3084                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3085                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3086                 }
3087                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3088                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3089         }
3090
3091         objp += obj_offset(cachep);
3092         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3093                 cachep->ctor(objp);
3094         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3095             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3096                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3097                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3098         }
3099         return objp;
3100 }
3101 #else
3102 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3103 #endif
3104
3105 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3106 {
3107         void *objp;
3108         struct array_cache *ac;
3109
3110         check_irq_off();
3111
3112         ac = cpu_cache_get(cachep);
3113         if (likely(ac->avail)) {
3114                 ac->touched = 1;
3115                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3116
3117                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3118                 goto out;
3119         }
3120
3121         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3122         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3123         /*
3124          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3125          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3126          */
3127         ac = cpu_cache_get(cachep);
3128
3129 out:
3130         /*
3131          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3132          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3133          * treat the array pointers as a reference to the object.
3134          */
3135         if (objp)
3136                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3137         return objp;
3138 }
3139
3140 #ifdef CONFIG_NUMA
3141 /*
3142  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3143  *
3144  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3145  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3146  */
3147 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3148 {
3149         int nid_alloc, nid_here;
3150
3151         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3152                 return NULL;
3153         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3154         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3155                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3156         else if (current->mempolicy)
3157                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3158         if (nid_alloc != nid_here)
3159                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3160         return NULL;
3161 }
3162
3163 /*
3164  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3165  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3166  * available node for available objects. If that fails then we
3167  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3168  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3169  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3170  */
3171 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3172 {
3173         struct zonelist *zonelist;
3174         struct zoneref *z;
3175         struct zone *zone;
3176         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3177         void *obj = NULL;
3178         struct page *page;
3179         int nid;
3180         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3181
3182         if (flags & __GFP_THISNODE)
3183                 return NULL;
3184
3185 retry_cpuset:
3186         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3187         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3188
3189 retry:
3190         /*
3191          * Look through allowed nodes for objects available
3192          * from existing per node queues.
3193          */
3194         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3195                 nid = zone_to_nid(zone);
3196
3197                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3198                         get_node(cache, nid) &&
3199                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3200                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3201                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3202                                 if (obj)
3203                                         break;
3204                 }
3205         }
3206
3207         if (!obj) {
3208                 /*
3209                  * This allocation will be performed within the constraints
3210                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3211                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3212                  * set and go into memory reserves if necessary.
3213                  */
3214                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3215                 cache_grow_end(cache, page);
3216                 if (page) {
3217                         nid = page_to_nid(page);
3218                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3219                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3220
3221                         /*
3222                          * Another processor may allocate the objects in
3223                          * the slab since we are not holding any locks.
3224                          */
3225                         if (!obj)
3226                                 goto retry;
3227                 }
3228         }
3229
3230         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3231                 goto retry_cpuset;
3232         return obj;
3233 }
3234
3235 /*
3236  * A interface to enable slab creation on nodeid
3237  */
3238 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3239                                 int nodeid)
3240 {
3241         struct page *page;
3242         struct kmem_cache_node *n;
3243         void *obj = NULL;
3244         void *list = NULL;
3245
3246         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3247         n = get_node(cachep, nodeid);
3248         BUG_ON(!n);
3249
3250         check_irq_off();
3251         spin_lock(&n->list_lock);
3252         page = get_first_slab(n, false);
3253         if (!page)
3254                 goto must_grow;
3255
3256         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3257
3258         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3259         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3260         STATS_SET_HIGH(cachep);
3261
3262         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3263
3264         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3265         n->free_objects--;
3266
3267         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3268
3269         spin_unlock(&n->list_lock);
3270         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3271         return obj;
3272
3273 must_grow:
3274         spin_unlock(&n->list_lock);
3275         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3276         if (page) {
3277                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3278                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3279         }
3280         cache_grow_end(cachep, page);
3281
3282         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3283 }
3284
3285 static __always_inline void *
3286 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3287                    unsigned long caller)
3288 {
3289         unsigned long save_flags;
3290         void *ptr;
3291         int slab_node = numa_mem_id();
3292
3293         flags &= gfp_allowed_mask;
3294         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3295         if (unlikely(!cachep))
3296                 return NULL;
3297
3298         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3299         local_irq_save(save_flags);
3300
3301         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3302                 nodeid = slab_node;
3303
3304         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3305                 /* Node not bootstrapped yet */
3306                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3307                 goto out;
3308         }
3309
3310         if (nodeid == slab_node) {
3311                 /*
3312                  * Use the locally cached objects if possible.
3313                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3314                  * to other nodes. It may fail while we still have
3315                  * objects on other nodes available.
3316                  */
3317                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3318                 if (ptr)
3319                         goto out;
3320         }
3321         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3322         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3323   out:
3324         local_irq_restore(save_flags);
3325         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3326
3327         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3328                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3329
3330         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3331         return ptr;
3332 }
3333
3334 static __always_inline void *
3335 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3336 {
3337         void *objp;
3338
3339         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3340                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3341                 if (objp)
3342                         goto out;
3343         }
3344         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3345
3346         /*
3347          * We may just have run out of memory on the local node.
3348          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3349          */
3350         if (!objp)
3351                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3352
3353   out:
3354         return objp;
3355 }
3356 #else
3357
3358 static __always_inline void *
3359 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3360 {
3361         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3362 }
3363
3364 #endif /* CONFIG_NUMA */
3365
3366 static __always_inline void *
3367 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3368 {
3369         unsigned long save_flags;
3370         void *objp;
3371
3372         flags &= gfp_allowed_mask;
3373         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3374         if (unlikely(!cachep))
3375                 return NULL;
3376
3377         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3378         local_irq_save(save_flags);
3379         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3380         local_irq_restore(save_flags);
3381         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3382         prefetchw(objp);
3383
3384         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3385                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3386
3387         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3388         return objp;
3389 }
3390
3391 /*
3392  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3393  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3394  */
3395 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3396                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3397 {
3398         int i;
3399         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3400         struct page *page;
3401
3402         n->free_objects += nr_objects;
3403
3404         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3405                 void *objp;
3406                 struct page *page;
3407
3408                 objp = objpp[i];
3409
3410                 page = virt_to_head_page(objp);
3411                 list_del(&page->lru);
3412                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3413                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3414                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3415
3416                 /* fixup slab chains */
3417                 if (page->active == 0) {
3418                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3419                         n->free_slabs++;
3420                 } else {
3421                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3422                          * partial list on free - maximum time for the
3423                          * other objects to be freed, too.
3424                          */
3425                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3426                 }
3427         }
3428
3429         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3430                 n->free_objects -= cachep->num;
3431
3432                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3433                 list_move(&page->lru, list);
3434                 n->free_slabs--;
3435                 n->total_slabs--;
3436         }
3437 }
3438
3439 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3440 {
3441         int batchcount;
3442         struct kmem_cache_node *n;
3443         int node = numa_mem_id();
3444         LIST_HEAD(list);
3445
3446         batchcount = ac->batchcount;
3447
3448         check_irq_off();
3449         n = get_node(cachep, node);
3450         spin_lock(&n->list_lock);
3451         if (n->shared) {
3452                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3453                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3454                 if (max) {
3455                         if (batchcount > max)
3456                                 batchcount = max;
3457                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3458                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3459                         shared_array->avail += batchcount;
3460                         goto free_done;
3461                 }
3462         }
3463
3464         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3465 free_done:
3466 #if STATS
3467         {
3468                 int i = 0;
3469                 struct page *page;
3470
3471                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3472                         BUG_ON(page->active);
3473
3474                         i++;
3475                 }
3476                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3477         }
3478 #endif
3479         spin_unlock(&n->list_lock);
3480         slabs_destroy(cachep, &list);
3481         ac->avail -= batchcount;
3482         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3483 }
3484
3485 /*
3486  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3487  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3488  */
3489 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3490                                 unsigned long caller)
3491 {
3492         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3493         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3494                 return;
3495
3496         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3497 }
3498
3499 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3500                 unsigned long caller)
3501 {
3502         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3503
3504         check_irq_off();
3505         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3506         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3507
3508         /*
3509          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3510          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3511          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3512          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3513          * the cache.
3514          */
3515         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3516                 return;
3517
3518         if (ac->avail < ac->limit) {
3519                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3520         } else {
3521                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3522                 cache_flusharray(cachep, ac);
3523         }
3524
3525         if (sk_memalloc_socks()) {
3526                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3527
3528                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3529                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3530                         return;
3531                 }
3532         }
3533
3534         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3535 }
3536
3537 /**
3538  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3539  * @cachep: The cache to allocate from.
3540  * @flags: See kmalloc().
3541  *
3542  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3543  * if the cache has no available objects.
3544  */
3545 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3546 {
3547         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3548
3549         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3550         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3551                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3552
3553         return ret;
3554 }
3555 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3556
3557 static __always_inline void
3558 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3559                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3560 {
3561         size_t i;
3562
3563         for (i = 0; i < size; i++)
3564                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3565 }
3566
3567 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3568                           void **p)
3569 {
3570         size_t i;
3571
3572         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3573         if (!s)
3574                 return 0;
3575
3576         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3577
3578         local_irq_disable();
3579         for (i = 0; i < size; i++) {
3580                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3581
3582                 if (unlikely(!objp))
3583                         goto error;
3584                 p[i] = objp;
3585         }
3586         local_irq_enable();
3587
3588         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3589
3590         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3591         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3592                 for (i = 0; i < size; i++)
3593                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3594
3595         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3596         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3597         return size;
3598 error:
3599         local_irq_enable();
3600         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3601         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3602         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3603         return 0;
3604 }
3605 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3606
3607 #ifdef CONFIG_TRACING
3608 void *
3609 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3610 {
3611         void *ret;
3612
3613         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3614
3615         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3616         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3617                       size, cachep->size, flags);
3618         return ret;
3619 }
3620 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3621 #endif
3622
3623 #ifdef CONFIG_NUMA
3624 /**
3625  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3626  * @cachep: The cache to allocate from.
3627  * @flags: See kmalloc().
3628  * @nodeid: node number of the target node.
3629  *
3630  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3631  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3632  *
3633  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3634  */
3635 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3636 {
3637         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3638
3639         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3640         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3641                                     cachep->object_size, cachep->size,
3642                                     flags, nodeid);
3643
3644         return ret;
3645 }
3646 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3647
3648 #ifdef CONFIG_TRACING
3649 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3650                                   gfp_t flags,
3651                                   int nodeid,
3652                                   size_t size)
3653 {
3654         void *ret;
3655
3656         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3657
3658         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3659         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3660                            size, cachep->size,
3661                            flags, nodeid);
3662         return ret;
3663 }
3664 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3665 #endif
3666
3667 static __always_inline void *
3668 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3669 {
3670         struct kmem_cache *cachep;
3671         void *ret;
3672
3673         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3674         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3675                 return cachep;
3676         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3677         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3678
3679         return ret;
3680 }
3681
3682 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3683 {
3684         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3685 }
3686 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3687
3688 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3689                 int node, unsigned long caller)
3690 {
3691         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3692 }
3693 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3694 #endif /* CONFIG_NUMA */
3695
3696 /**
3697  * __do_kmalloc - allocate memory
3698  * @size: how many bytes of memory are required.
3699  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3700  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3701  */
3702 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3703                                           unsigned long caller)
3704 {
3705         struct kmem_cache *cachep;
3706         void *ret;
3707
3708         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3709         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3710                 return cachep;
3711         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3712
3713         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3714         trace_kmalloc(caller, ret,
3715                       size, cachep->size, flags);
3716
3717         return ret;
3718 }
3719
3720 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3721 {
3722         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3723 }
3724 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3725
3726 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3727 {
3728         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3729 }
3730 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3731
3732 /**
3733  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3734  * @cachep: The cache the allocation was from.
3735  * @objp: The previously allocated object.
3736  *
3737  * Free an object which was previously allocated from this
3738  * cache.
3739  */
3740 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3741 {
3742         unsigned long flags;
3743         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3744         if (!cachep)
3745                 return;
3746
3747         local_irq_save(flags);
3748         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3749         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3750                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3751         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3752         local_irq_restore(flags);
3753
3754         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3755 }
3756 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3757
3758 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3759 {
3760         struct kmem_cache *s;
3761         size_t i;
3762
3763         local_irq_disable();
3764         for (i = 0; i < size; i++) {
3765                 void *objp = p[i];
3766
3767                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3768                         s = virt_to_cache(objp);
3769                 else
3770                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3771
3772                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3773                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3774                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3775
3776                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3777         }
3778         local_irq_enable();
3779
3780         /* FIXME: add tracing */
3781 }
3782 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3783
3784 /**
3785  * kfree - free previously allocated memory
3786  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3787  *
3788  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3789  *
3790  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3791  * or you will run into trouble.
3792  */
3793 void kfree(const void *objp)
3794 {
3795         struct kmem_cache *c;
3796         unsigned long flags;
3797
3798         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3799
3800         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3801                 return;
3802         local_irq_save(flags);
3803         kfree_debugcheck(objp);
3804         c = virt_to_cache(objp);
3805         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3806
3807         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3808         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3809         local_irq_restore(flags);
3810 }
3811 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3812
3813 /*
3814  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3815  */
3816 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3817 {
3818         int ret;
3819         int node;
3820         struct kmem_cache_node *n;
3821
3822         for_each_online_node(node) {
3823                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3824                 if (ret)
3825                         goto fail;
3826
3827         }
3828
3829         return 0;
3830
3831 fail:
3832         if (!cachep->list.next) {
3833                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3834                 node--;
3835                 while (node >= 0) {
3836                         n = get_node(cachep, node);
3837                         if (n) {
3838                                 kfree(n->shared);
3839                                 free_alien_cache(n->alien);
3840                                 kfree(n);
3841                                 cachep->node[node] = NULL;
3842                         }
3843                         node--;
3844                 }
3845         }
3846         return -ENOMEM;
3847 }
3848
3849 /* Always called with the slab_mutex held */
3850 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3851                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3852 {
3853         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3854         int cpu;
3855
3856         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3857         if (!cpu_cache)
3858                 return -ENOMEM;
3859
3860         prev = cachep->cpu_cache;
3861         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3862         /*
3863          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3864          * cpus, so skip the IPIs.
3865          */
3866         if (prev)
3867                 kick_all_cpus_sync();
3868
3869         check_irq_on();
3870         cachep->batchcount = batchcount;
3871         cachep->limit = limit;
3872         cachep->shared = shared;
3873
3874         if (!prev)
3875                 goto setup_node;
3876
3877         for_each_online_cpu(cpu) {
3878                 LIST_HEAD(list);
3879                 int node;
3880                 struct kmem_cache_node *n;
3881                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3882
3883                 node = cpu_to_mem(cpu);
3884                 n = get_node(cachep, node);
3885                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3886                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3887                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3888                 slabs_destroy(cachep, &list);
3889         }
3890         free_percpu(prev);
3891
3892 setup_node:
3893         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3894 }
3895
3896 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3897                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3898 {
3899         int ret;
3900         struct kmem_cache *c;
3901
3902         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3903
3904         if (slab_state < FULL)
3905                 return ret;
3906
3907         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3908                 return ret;
3909
3910         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3911         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3912                 /* return value determined by the root cache only */
3913                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3914         }
3915
3916         return ret;
3917 }
3918
3919 /* Called with slab_mutex held always */
3920 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3921 {
3922         int err;
3923         int limit = 0;
3924         int shared = 0;
3925         int batchcount = 0;
3926
3927         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3928         if (err)
3929                 goto end;
3930
3931         if (!is_root_cache(cachep)) {
3932                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3933                 limit = root->limit;
3934                 shared = root->shared;
3935                 batchcount = root->batchcount;
3936         }
3937
3938         if (limit && shared && batchcount)
3939                 goto skip_setup;
3940         /*
3941          * The head array serves three purposes:
3942          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3943          * - reduce the number of spinlock operations.
3944          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3945          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3946          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3947          * Bonwick.
3948          */
3949         if (cachep->size > 131072)
3950                 limit = 1;
3951         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3952                 limit = 8;
3953         else if (cachep->size > 1024)
3954                 limit = 24;
3955         else if (cachep->size > 256)
3956                 limit = 54;
3957         else
3958                 limit = 120;
3959
3960         /*
3961          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3962          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3963          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3964          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3965          * replaces Bonwick's magazine layer.
3966          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3967          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3968          */
3969         shared = 0;
3970         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3971                 shared = 8;
3972
3973 #if DEBUG
3974         /*
3975          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3976          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3977          */
3978         if (limit > 32)
3979                 limit = 32;
3980 #endif
3981         batchcount = (limit + 1) / 2;
3982 skip_setup:
3983         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3984 end:
3985         if (err)
3986                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3987                        cachep->name, -err);
3988         return err;
3989 }
3990
3991 /*
3992  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3993  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3994  * if drain_array() is used on the shared array.
3995  */
3996 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3997                          struct array_cache *ac, int node)
3998 {
3999         LIST_HEAD(list);
4000
4001         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4002         check_mutex_acquired();
4003
4004         if (!ac || !ac->avail)
4005                 return;
4006
4007         if (ac->touched) {
4008                 ac->touched = 0;
4009                 return;
4010         }
4011
4012         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4013         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4014         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4015
4016         slabs_destroy(cachep, &list);
4017 }
4018
4019 /**
4020  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4021  * @w: work descriptor
4022  *
4023  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4024  * Purpose:
4025  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4026  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4027  *
4028  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4029  * again on the next iteration.
4030  */
4031 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4032 {
4033         struct kmem_cache *searchp;
4034         struct kmem_cache_node *n;
4035         int node = numa_mem_id();
4036         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4037
4038         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4039                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4040                 goto out;
4041
4042         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4043                 check_irq_on();
4044
4045                 /*
4046                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4047                  * have established with reasonable certainty that
4048                  * we can do some work if the lock was obtained.
4049                  */
4050                 n = get_node(searchp, node);
4051
4052                 reap_alien(searchp, n);
4053
4054                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4055
4056                 /*
4057                  * These are racy checks but it does not matter
4058                  * if we skip one check or scan twice.
4059                  */
4060                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4061                         goto next;
4062
4063                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4064
4065                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4066
4067                 if (n->free_touched)
4068                         n->free_touched = 0;
4069                 else {
4070                         int freed;
4071
4072                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4073                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4074                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4075                 }
4076 next:
4077                 cond_resched();
4078         }
4079         check_irq_on();
4080         mutex_unlock(&slab_mutex);
4081         next_reap_node();
4082 out:
4083         /* Set up the next iteration */
4084         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4085                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4086 }
4087
4088 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4089 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4090 {
4091         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4092         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4093         unsigned long free_slabs = 0;
4094         int node;
4095         struct kmem_cache_node *n;
4096
4097         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4098                 check_irq_on();
4099                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4100
4101                 total_slabs += n->total_slabs;
4102                 free_slabs += n->free_slabs;
4103                 free_objs += n->free_objects;
4104
4105                 if (n->shared)
4106                         shared_avail += n->shared->avail;
4107
4108                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4109         }
4110         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4111         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4112         active_objs = num_objs - free_objs;
4113
4114         sinfo->active_objs = active_objs;
4115         sinfo->num_objs = num_objs;
4116         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4117         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4118         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4119         sinfo->limit = cachep->limit;
4120         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4121         sinfo->shared = cachep->shared;
4122         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4123         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4124 }
4125
4126 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4127 {
4128 #if STATS
4129         {                       /* node stats */
4130                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4131                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4132                 unsigned long grown = cachep->grown;
4133                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4134                 unsigned long errors = cachep->errors;
4135                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4136                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4137                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4138                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4139
4140                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4141                            allocs, high, grown,
4142                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4143                            node_frees, overflows);
4144         }
4145         /* cpu stats */
4146         {
4147                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4148                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4149                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4150                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4151
4152                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4153                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4154         }
4155 #endif
4156 }
4157
4158 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4159 /**
4160  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4161  * @file: unused
4162  * @buffer: user buffer
4163  * @count: data length
4164  * @ppos: unused
4165  */
4166 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4167                        size_t count, loff_t *ppos)
4168 {
4169         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4170         int limit, batchcount, shared, res;
4171         struct kmem_cache *cachep;
4172
4173         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4174                 return -EINVAL;
4175         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4176                 return -EFAULT;
4177         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4178
4179         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4180         if (!tmp)
4181                 return -EINVAL;
4182         *tmp = '\0';
4183         tmp++;
4184         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4185                 return -EINVAL;
4186
4187         /* Find the cache in the chain of caches. */
4188         mutex_lock(&slab_mutex);
4189         res = -EINVAL;
4190         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4191                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4192                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4193                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4194                                 res = 0;
4195                         } else {
4196                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4197                                                        batchcount, shared,
4198                                                        GFP_KERNEL);
4199                         }
4200                         break;
4201                 }
4202         }
4203         mutex_unlock(&slab_mutex);
4204         if (res >= 0)
4205                 res = count;
4206         return res;
4207 }
4208
4209 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4210
4211 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4212 {
4213         unsigned long *p;
4214         int l;
4215         if (!v)
4216                 return 1;
4217         l = n[1];
4218         p = n + 2;
4219         while (l) {
4220                 int i = l/2;
4221                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4222                 if (*q == v) {
4223                         q[1]++;
4224                         return 1;
4225                 }
4226                 if (*q > v) {
4227                         l = i;
4228                 } else {
4229                         p = q + 2;
4230                         l -= i + 1;
4231                 }
4232         }
4233         if (++n[1] == n[0])
4234                 return 0;
4235         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4236         p[0] = v;
4237         p[1] = 1;
4238         return 1;
4239 }
4240
4241 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4242                                                 struct page *page)
4243 {
4244         void *p;
4245         int i, j;
4246         unsigned long v;
4247
4248         if (n[0] == n[1])
4249                 return;
4250         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4251                 bool active = true;
4252
4253                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4254                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4255                                 active = false;
4256                                 break;
4257                         }
4258                 }
4259
4260                 if (!active)
4261                         continue;
4262
4263                 /*
4264                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4265                  * mapping is established when actual object allocation and
4266                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4267                  * cache.
4268                  */
4269                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4270                         continue;
4271
4272                 if (!add_caller(n, v))
4273                         return;
4274         }
4275 }
4276
4277 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4278 {
4279 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4280         unsigned long offset, size;
4281         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4282
4283         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4284                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4285                 if (modname[0])
4286                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4287                 return;
4288         }
4289 #endif
4290         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4291 }
4292
4293 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4294 {
4295         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4296         struct page *page;
4297         struct kmem_cache_node *n;
4298         const char *name;
4299         unsigned long *x = m->private;
4300         int node;
4301         int i;
4302
4303         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4304                 return 0;
4305         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4306                 return 0;
4307
4308         /*
4309          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4310          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4311          * during the processing, information would be wrong so restart
4312          * whole processing.
4313          */
4314         do {
4315                 set_store_user_clean(cachep);
4316                 drain_cpu_caches(cachep);
4317
4318                 x[1] = 0;
4319
4320                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4321
4322                         check_irq_on();
4323                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4324
4325                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4326                                 handle_slab(x, cachep, page);
4327                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4328                                 handle_slab(x, cachep, page);
4329                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4330                 }
4331         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4332
4333         name = cachep->name;
4334         if (x[0] == x[1]) {
4335                 /* Increase the buffer size */
4336                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4337                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4338                 if (!m->private) {
4339                         /* Too bad, we are really out */
4340                         m->private = x;
4341                         mutex_lock(&slab_mutex);
4342                         return -ENOMEM;
4343                 }
4344                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4345                 kfree(x);
4346                 mutex_lock(&slab_mutex);
4347                 /* Now make sure this entry will be retried */
4348                 m->count = m->size;
4349                 return 0;
4350         }
4351         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4352                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4353                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4354                 seq_putc(m, '\n');
4355         }
4356
4357         return 0;
4358 }
4359
4360 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4361         .start = slab_start,
4362         .next = slab_next,
4363         .stop = slab_stop,
4364         .show = leaks_show,
4365 };
4366
4367 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4368 {
4369         unsigned long *n;
4370
4371         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4372         if (!n)
4373                 return -ENOMEM;
4374
4375         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4376
4377         return 0;
4378 }
4379
4380 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4381         .open           = slabstats_open,
4382         .read           = seq_read,
4383         .llseek         = seq_lseek,
4384         .release        = seq_release_private,
4385 };
4386 #endif
4387
4388 static int __init slab_proc_init(void)
4389 {
4390 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4391         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4392 #endif
4393         return 0;
4394 }
4395 module_init(slab_proc_init);
4396 #endif
4397
4398 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4399 /*
4400  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4401  *
4402  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4403  * to indicate an error.
4404  */
4405 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4406                                 struct page *page)
4407 {
4408         struct kmem_cache *cachep;
4409         unsigned int objnr;
4410         unsigned long offset;
4411
4412         /* Find and validate object. */
4413         cachep = page->slab_cache;
4414         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4415         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4416
4417         /* Find offset within object. */
4418         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4419
4420         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4421         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4422                 return NULL;
4423
4424         return cachep->name;
4425 }
4426 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4427
4428 /**
4429  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4430  * @objp: Pointer to the object
4431  *
4432  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4433  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4434  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4435  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4436  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4437  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4438  * must not be freed during the duration of the call.
4439  */
4440 size_t ksize(const void *objp)
4441 {
4442         size_t size;
4443
4444         BUG_ON(!objp);
4445         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4446                 return 0;
4447
4448         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4449         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4450          * so we need to unpoison this area.
4451          */
4452         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4453
4454         return size;
4455 }
4456 EXPORT_SYMBOL(ksize);