drivers/base/memory: pass a block_id to init_memory_block()
[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  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 /*
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                 slab_flags_t 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         if (ac) {
567                 ac->avail = 0;
568                 ac->limit = limit;
569                 ac->batchcount = batch;
570                 ac->touched = 0;
571         }
572 }
573
574 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
575                                             int batchcount, gfp_t gfp)
576 {
577         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
578         struct array_cache *ac = NULL;
579
580         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
581         /*
582          * The array_cache structures contain pointers to free object.
583          * However, when such objects are allocated or transferred to another
584          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
585          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
586          * not scan such objects.
587          */
588         kmemleak_no_scan(ac);
589         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
590         return ac;
591 }
592
593 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
594                                         struct page *page, void *objp)
595 {
596         struct kmem_cache_node *n;
597         int page_node;
598         LIST_HEAD(list);
599
600         page_node = page_to_nid(page);
601         n = get_node(cachep, page_node);
602
603         spin_lock(&n->list_lock);
604         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
605         spin_unlock(&n->list_lock);
606
607         slabs_destroy(cachep, &list);
608 }
609
610 /*
611  * Transfer objects in one arraycache to another.
612  * Locking must be handled by the caller.
613  *
614  * Return the number of entries transferred.
615  */
616 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
617                 struct array_cache *from, unsigned int max)
618 {
619         /* Figure out how many entries to transfer */
620         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
621
622         if (!nr)
623                 return 0;
624
625         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
626                         sizeof(void *) *nr);
627
628         from->avail -= nr;
629         to->avail += nr;
630         return nr;
631 }
632
633 #ifndef CONFIG_NUMA
634
635 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
636 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
637
638 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
639                                                 int limit, gfp_t gfp)
640 {
641         return NULL;
642 }
643
644 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
645 {
646 }
647
648 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
649 {
650         return 0;
651 }
652
653 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
654                 gfp_t flags)
655 {
656         return NULL;
657 }
658
659 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
660                  gfp_t flags, int nodeid)
661 {
662         return NULL;
663 }
664
665 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
666 {
667         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
668 }
669
670 #else   /* CONFIG_NUMA */
671
672 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
673 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
674
675 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
676                                                 int batch, gfp_t gfp)
677 {
678         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
679         struct alien_cache *alc = NULL;
680
681         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
682         if (alc) {
683                 kmemleak_no_scan(alc);
684                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
685                 spin_lock_init(&alc->lock);
686         }
687         return alc;
688 }
689
690 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
691 {
692         struct alien_cache **alc_ptr;
693         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
694         int i;
695
696         if (limit > 1)
697                 limit = 12;
698         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
699         if (!alc_ptr)
700                 return NULL;
701
702         for_each_node(i) {
703                 if (i == node || !node_online(i))
704                         continue;
705                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
706                 if (!alc_ptr[i]) {
707                         for (i--; i >= 0; i--)
708                                 kfree(alc_ptr[i]);
709                         kfree(alc_ptr);
710                         return NULL;
711                 }
712         }
713         return alc_ptr;
714 }
715
716 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
717 {
718         int i;
719
720         if (!alc_ptr)
721                 return;
722         for_each_node(i)
723             kfree(alc_ptr[i]);
724         kfree(alc_ptr);
725 }
726
727 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
728                                 struct array_cache *ac, int node,
729                                 struct list_head *list)
730 {
731         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
732
733         if (ac->avail) {
734                 spin_lock(&n->list_lock);
735                 /*
736                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
737                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
738                  * into the free lists and getting them back later.
739                  */
740                 if (n->shared)
741                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
742
743                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
744                 ac->avail = 0;
745                 spin_unlock(&n->list_lock);
746         }
747 }
748
749 /*
750  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
751  */
752 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
753 {
754         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
755
756         if (n->alien) {
757                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
758                 struct array_cache *ac;
759
760                 if (alc) {
761                         ac = &alc->ac;
762                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
763                                 LIST_HEAD(list);
764
765                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
766                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
767                                 slabs_destroy(cachep, &list);
768                         }
769                 }
770         }
771 }
772
773 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
774                                 struct alien_cache **alien)
775 {
776         int i = 0;
777         struct alien_cache *alc;
778         struct array_cache *ac;
779         unsigned long flags;
780
781         for_each_online_node(i) {
782                 alc = alien[i];
783                 if (alc) {
784                         LIST_HEAD(list);
785
786                         ac = &alc->ac;
787                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
788                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
789                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
790                         slabs_destroy(cachep, &list);
791                 }
792         }
793 }
794
795 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
796                                 int node, int page_node)
797 {
798         struct kmem_cache_node *n;
799         struct alien_cache *alien = NULL;
800         struct array_cache *ac;
801         LIST_HEAD(list);
802
803         n = get_node(cachep, node);
804         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
805         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
806                 alien = n->alien[page_node];
807                 ac = &alien->ac;
808                 spin_lock(&alien->lock);
809                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
810                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
811                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
812                 }
813                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
814                 spin_unlock(&alien->lock);
815                 slabs_destroy(cachep, &list);
816         } else {
817                 n = get_node(cachep, page_node);
818                 spin_lock(&n->list_lock);
819                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
820                 spin_unlock(&n->list_lock);
821                 slabs_destroy(cachep, &list);
822         }
823         return 1;
824 }
825
826 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
827 {
828         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
829         int node = numa_mem_id();
830         /*
831          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
832          * cache on this cpu.
833          */
834         if (likely(node == page_node))
835                 return 0;
836
837         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
838 }
839
840 /*
841  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
842  * warn about failures.
843  */
844 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
845 {
846         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
847 }
848 #endif
849
850 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
851 {
852         struct kmem_cache_node *n;
853
854         /*
855          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
856          * begin anything. Make sure some other cpu on this
857          * node has not already allocated this
858          */
859         n = get_node(cachep, node);
860         if (n) {
861                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
862                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
863                                 cachep->num;
864                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
865
866                 return 0;
867         }
868
869         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
870         if (!n)
871                 return -ENOMEM;
872
873         kmem_cache_node_init(n);
874         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
875                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
876
877         n->free_limit =
878                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
879
880         /*
881          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
882          * come and go.  slab_mutex is sufficient
883          * protection here.
884          */
885         cachep->node[node] = n;
886
887         return 0;
888 }
889
890 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
891 /*
892  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
893  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
894  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
895  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
896  * already in use.
897  *
898  * Must hold slab_mutex.
899  */
900 static int init_cache_node_node(int node)
901 {
902         int ret;
903         struct kmem_cache *cachep;
904
905         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
906                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
907                 if (ret)
908                         return ret;
909         }
910
911         return 0;
912 }
913 #endif
914
915 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
916                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
917 {
918         int ret = -ENOMEM;
919         struct kmem_cache_node *n;
920         struct array_cache *old_shared = NULL;
921         struct array_cache *new_shared = NULL;
922         struct alien_cache **new_alien = NULL;
923         LIST_HEAD(list);
924
925         if (use_alien_caches) {
926                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
927                 if (!new_alien)
928                         goto fail;
929         }
930
931         if (cachep->shared) {
932                 new_shared = alloc_arraycache(node,
933                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
934                 if (!new_shared)
935                         goto fail;
936         }
937
938         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
939         if (ret)
940                 goto fail;
941
942         n = get_node(cachep, node);
943         spin_lock_irq(&n->list_lock);
944         if (n->shared && force_change) {
945                 free_block(cachep, n->shared->entry,
946                                 n->shared->avail, node, &list);
947                 n->shared->avail = 0;
948         }
949
950         if (!n->shared || force_change) {
951                 old_shared = n->shared;
952                 n->shared = new_shared;
953                 new_shared = NULL;
954         }
955
956         if (!n->alien) {
957                 n->alien = new_alien;
958                 new_alien = NULL;
959         }
960
961         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
962         slabs_destroy(cachep, &list);
963
964         /*
965          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
966          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
967          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
968          * freed after synchronize_sched().
969          */
970         if (old_shared && force_change)
971                 synchronize_sched();
972
973 fail:
974         kfree(old_shared);
975         kfree(new_shared);
976         free_alien_cache(new_alien);
977
978         return ret;
979 }
980
981 #ifdef CONFIG_SMP
982
983 static void cpuup_canceled(long cpu)
984 {
985         struct kmem_cache *cachep;
986         struct kmem_cache_node *n = NULL;
987         int node = cpu_to_mem(cpu);
988         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
989
990         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
991                 struct array_cache *nc;
992                 struct array_cache *shared;
993                 struct alien_cache **alien;
994                 LIST_HEAD(list);
995
996                 n = get_node(cachep, node);
997                 if (!n)
998                         continue;
999
1000                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1001
1002                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1003                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1004
1005                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1006                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1007                 if (nc) {
1008                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1009                         nc->avail = 0;
1010                 }
1011
1012                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1013                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1014                         goto free_slab;
1015                 }
1016
1017                 shared = n->shared;
1018                 if (shared) {
1019                         free_block(cachep, shared->entry,
1020                                    shared->avail, node, &list);
1021                         n->shared = NULL;
1022                 }
1023
1024                 alien = n->alien;
1025                 n->alien = NULL;
1026
1027                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1028
1029                 kfree(shared);
1030                 if (alien) {
1031                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1032                         free_alien_cache(alien);
1033                 }
1034
1035 free_slab:
1036                 slabs_destroy(cachep, &list);
1037         }
1038         /*
1039          * In the previous loop, all the objects were freed to
1040          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1041          * shrink each nodelist to its limit.
1042          */
1043         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1044                 n = get_node(cachep, node);
1045                 if (!n)
1046                         continue;
1047                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1048         }
1049 }
1050
1051 static int cpuup_prepare(long cpu)
1052 {
1053         struct kmem_cache *cachep;
1054         int node = cpu_to_mem(cpu);
1055         int err;
1056
1057         /*
1058          * We need to do this right in the beginning since
1059          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1060          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1061          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1062          */
1063         err = init_cache_node_node(node);
1064         if (err < 0)
1065                 goto bad;
1066
1067         /*
1068          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1069          * array caches
1070          */
1071         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1072                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1073                 if (err)
1074                         goto bad;
1075         }
1076
1077         return 0;
1078 bad:
1079         cpuup_canceled(cpu);
1080         return -ENOMEM;
1081 }
1082
1083 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1084 {
1085         int err;
1086
1087         mutex_lock(&slab_mutex);
1088         err = cpuup_prepare(cpu);
1089         mutex_unlock(&slab_mutex);
1090         return err;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1095  * offline.
1096  *
1097  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1098  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1099  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1100  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1101  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1102  */
1103 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1104 {
1105         mutex_lock(&slab_mutex);
1106         cpuup_canceled(cpu);
1107         mutex_unlock(&slab_mutex);
1108         return 0;
1109 }
1110 #endif
1111
1112 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1113 {
1114         start_cpu_timer(cpu);
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1119 {
1120         /*
1121          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1122          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1123          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1124          * timer.
1125          */
1126         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1127         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1128         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1129         return 0;
1130 }
1131
1132 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1133 /*
1134  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1135  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1136  * removed.
1137  *
1138  * Must hold slab_mutex.
1139  */
1140 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1141 {
1142         struct kmem_cache *cachep;
1143         int ret = 0;
1144
1145         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1146                 struct kmem_cache_node *n;
1147
1148                 n = get_node(cachep, node);
1149                 if (!n)
1150                         continue;
1151
1152                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1153
1154                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1155                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1156                         ret = -EBUSY;
1157                         break;
1158                 }
1159         }
1160         return ret;
1161 }
1162
1163 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1164                                         unsigned long action, void *arg)
1165 {
1166         struct memory_notify *mnb = arg;
1167         int ret = 0;
1168         int nid;
1169
1170         nid = mnb->status_change_nid;
1171         if (nid < 0)
1172                 goto out;
1173
1174         switch (action) {
1175         case MEM_GOING_ONLINE:
1176                 mutex_lock(&slab_mutex);
1177                 ret = init_cache_node_node(nid);
1178                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1179                 break;
1180         case MEM_GOING_OFFLINE:
1181                 mutex_lock(&slab_mutex);
1182                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1183                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1184                 break;
1185         case MEM_ONLINE:
1186         case MEM_OFFLINE:
1187         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1188         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1189                 break;
1190         }
1191 out:
1192         return notifier_from_errno(ret);
1193 }
1194 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1195
1196 /*
1197  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1198  */
1199 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1200                                 int nodeid)
1201 {
1202         struct kmem_cache_node *ptr;
1203
1204         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1205         BUG_ON(!ptr);
1206
1207         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1208         /*
1209          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1210          */
1211         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1212
1213         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1214         cachep->node[nodeid] = ptr;
1215 }
1216
1217 /*
1218  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1219  * size of kmem_cache_node.
1220  */
1221 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1222 {
1223         int node;
1224
1225         for_each_online_node(node) {
1226                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1227                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1228                     REAPTIMEOUT_NODE +
1229                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1230         }
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1235  * before smp_init().
1236  */
1237 void __init kmem_cache_init(void)
1238 {
1239         int i;
1240
1241         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1242
1243         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1244                 use_alien_caches = 0;
1245
1246         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1247                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1248
1249         /*
1250          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1251          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1252          * not overridden on the command line.
1253          */
1254         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1255                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1256
1257         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1258          * from caches that do not exist yet:
1259          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1260          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1261          *    kmem_cache is statically allocated.
1262          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1263          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1264          *    array at the end of the bootstrap.
1265          * 2) Create the first kmalloc cache.
1266          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1267          *    An __init data area is used for the head array.
1268          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1269          *    head arrays.
1270          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1271          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1272          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1273          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1274          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1275          */
1276
1277         /* 1) create the kmem_cache */
1278
1279         /*
1280          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1281          */
1282         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1283                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1284                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1285                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1286         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1287         memcg_link_cache(kmem_cache);
1288         slab_state = PARTIAL;
1289
1290         /*
1291          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1292          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1293          */
1294         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1295                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1296                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1297                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1298         slab_state = PARTIAL_NODE;
1299         setup_kmalloc_cache_index_table();
1300
1301         slab_early_init = 0;
1302
1303         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1304         {
1305                 int nid;
1306
1307                 for_each_online_node(nid) {
1308                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1309
1310                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1311                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1312                 }
1313         }
1314
1315         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1316 }
1317
1318 void __init kmem_cache_init_late(void)
1319 {
1320         struct kmem_cache *cachep;
1321
1322         /* 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         return 0;
1358 }
1359 __initcall(cpucache_init);
1360
1361 static noinline void
1362 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1363 {
1364 #if DEBUG
1365         struct kmem_cache_node *n;
1366         unsigned long flags;
1367         int node;
1368         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1369                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1370
1371         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1372                 return;
1373
1374         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1375                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1376         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1377                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1378
1379         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1380                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1381
1382                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1383                 total_slabs = n->total_slabs;
1384                 free_slabs = n->free_slabs;
1385                 free_objs = n->free_objects;
1386                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1387
1388                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1389                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1390                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1391                         total_slabs * cachep->num);
1392         }
1393 #endif
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1398  * kmem_cache_node ->list_lock.
1399  *
1400  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1401  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1402  * would be relatively rare and ignorable.
1403  */
1404 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1405                                                                 int nodeid)
1406 {
1407         struct page *page;
1408         int nr_pages;
1409
1410         flags |= cachep->allocflags;
1411
1412         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1413         if (!page) {
1414                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1415                 return NULL;
1416         }
1417
1418         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1419                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1420                 return NULL;
1421         }
1422
1423         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1424         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1425                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1426         else
1427                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1428
1429         __SetPageSlab(page);
1430         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1431         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1432                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1433
1434         return page;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Interface to system's page release.
1439  */
1440 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1441 {
1442         int order = cachep->gfporder;
1443         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1444
1445         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1446                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1447         else
1448                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1449
1450         BUG_ON(!PageSlab(page));
1451         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1452         __ClearPageSlab(page);
1453         page_mapcount_reset(page);
1454         page->mapping = NULL;
1455
1456         if (current->reclaim_state)
1457                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1458         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1459         __free_pages(page, order);
1460 }
1461
1462 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1463 {
1464         struct kmem_cache *cachep;
1465         struct page *page;
1466
1467         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1468         cachep = page->slab_cache;
1469
1470         kmem_freepages(cachep, page);
1471 }
1472
1473 #if DEBUG
1474 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1475 {
1476         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1477                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1478                 return true;
1479
1480         return false;
1481 }
1482
1483 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1484 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1485                             unsigned long caller)
1486 {
1487         int size = cachep->object_size;
1488
1489         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1490
1491         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1492                 return;
1493
1494         *addr++ = 0x12345678;
1495         *addr++ = caller;
1496         *addr++ = smp_processor_id();
1497         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1498         {
1499                 unsigned long *sptr = &caller;
1500                 unsigned long svalue;
1501
1502                 while (!kstack_end(sptr)) {
1503                         svalue = *sptr++;
1504                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1505                                 *addr++ = svalue;
1506                                 size -= sizeof(unsigned long);
1507                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1508                                         break;
1509                         }
1510                 }
1511
1512         }
1513         *addr++ = 0x87654321;
1514 }
1515
1516 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1517                                 int map, unsigned long caller)
1518 {
1519         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1520                 return;
1521
1522         if (caller)
1523                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1524
1525         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1526 }
1527
1528 #else
1529 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1530                                 int map, unsigned long caller) {}
1531
1532 #endif
1533
1534 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1535 {
1536         int size = cachep->object_size;
1537         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1538
1539         memset(addr, val, size);
1540         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1541 }
1542
1543 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1544 {
1545         int i;
1546         unsigned char error = 0;
1547         int bad_count = 0;
1548
1549         pr_err("%03x: ", offset);
1550         for (i = 0; i < limit; i++) {
1551                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1552                         error = data[offset + i];
1553                         bad_count++;
1554                 }
1555         }
1556         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1557                         &data[offset], limit, 1);
1558
1559         if (bad_count == 1) {
1560                 error ^= POISON_FREE;
1561                 if (!(error & (error - 1))) {
1562                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1563 #ifdef CONFIG_X86
1564                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1565 #else
1566                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1567 #endif
1568                 }
1569         }
1570 }
1571 #endif
1572
1573 #if DEBUG
1574
1575 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1576 {
1577         int i, size;
1578         char *realobj;
1579
1580         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1581                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1582                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1583                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1584         }
1585
1586         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1587                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1588         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1589         size = cachep->object_size;
1590         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1591                 int limit;
1592                 limit = 16;
1593                 if (i + limit > size)
1594                         limit = size - i;
1595                 dump_line(realobj, i, limit);
1596         }
1597 }
1598
1599 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1600 {
1601         char *realobj;
1602         int size, i;
1603         int lines = 0;
1604
1605         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1606                 return;
1607
1608         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1609         size = cachep->object_size;
1610
1611         for (i = 0; i < size; i++) {
1612                 char exp = POISON_FREE;
1613                 if (i == size - 1)
1614                         exp = POISON_END;
1615                 if (realobj[i] != exp) {
1616                         int limit;
1617                         /* Mismatch ! */
1618                         /* Print header */
1619                         if (lines == 0) {
1620                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1621                                        print_tainted(), cachep->name,
1622                                        realobj, size);
1623                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1624                         }
1625                         /* Hexdump the affected line */
1626                         i = (i / 16) * 16;
1627                         limit = 16;
1628                         if (i + limit > size)
1629                                 limit = size - i;
1630                         dump_line(realobj, i, limit);
1631                         i += 16;
1632                         lines++;
1633                         /* Limit to 5 lines */
1634                         if (lines > 5)
1635                                 break;
1636                 }
1637         }
1638         if (lines != 0) {
1639                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1640                  * exist:
1641                  */
1642                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1643                 unsigned int objnr;
1644
1645                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1646                 if (objnr) {
1647                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1648                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1649                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1650                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1651                 }
1652                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1653                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1654                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1655                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1656                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1657                 }
1658         }
1659 }
1660 #endif
1661
1662 #if DEBUG
1663 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1664                                                 struct page *page)
1665 {
1666         int i;
1667
1668         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1669                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1670                         POISON_FREE);
1671         }
1672
1673         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1674                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1675
1676                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1677                         check_poison_obj(cachep, objp);
1678                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1679                 }
1680                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1681                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1682                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1683                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1684                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1685                 }
1686         }
1687 }
1688 #else
1689 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1690                                                 struct page *page)
1691 {
1692 }
1693 #endif
1694
1695 /**
1696  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1697  * @cachep: cache pointer being destroyed
1698  * @page: page pointer being destroyed
1699  *
1700  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1701  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1702  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1703  */
1704 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1705 {
1706         void *freelist;
1707
1708         freelist = page->freelist;
1709         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1710         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1711                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1712         else
1713                 kmem_freepages(cachep, page);
1714
1715         /*
1716          * From now on, we don't use freelist
1717          * although actual page can be freed in rcu context
1718          */
1719         if (OFF_SLAB(cachep))
1720                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1721 }
1722
1723 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1724 {
1725         struct page *page, *n;
1726
1727         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1728                 list_del(&page->lru);
1729                 slab_destroy(cachep, page);
1730         }
1731 }
1732
1733 /**
1734  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1735  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1736  * @size: size of objects to be created in this cache.
1737  * @flags: slab allocation flags
1738  *
1739  * Also calculates the number of objects per slab.
1740  *
1741  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1742  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1743  * towards high-order requests, this should be changed.
1744  */
1745 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1746                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1747 {
1748         size_t left_over = 0;
1749         int gfporder;
1750
1751         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1752                 unsigned int num;
1753                 size_t remainder;
1754
1755                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1756                 if (!num)
1757                         continue;
1758
1759                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1760                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1761                         break;
1762
1763                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1764                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1765                         size_t freelist_size;
1766
1767                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1768                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1769                         if (!freelist_cache)
1770                                 continue;
1771
1772                         /*
1773                          * Needed to avoid possible looping condition
1774                          * in cache_grow_begin()
1775                          */
1776                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1777                                 continue;
1778
1779                         /* check if off slab has enough benefit */
1780                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1781                                 continue;
1782                 }
1783
1784                 /* Found something acceptable - save it away */
1785                 cachep->num = num;
1786                 cachep->gfporder = gfporder;
1787                 left_over = remainder;
1788
1789                 /*
1790                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1791                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1792                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1793                  */
1794                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1795                         break;
1796
1797                 /*
1798                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1799                  * currently bad for the gfp()s.
1800                  */
1801                 if (gfporder >= slab_max_order)
1802                         break;
1803
1804                 /*
1805                  * Acceptable internal fragmentation?
1806                  */
1807                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1808                         break;
1809         }
1810         return left_over;
1811 }
1812
1813 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1814                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1815 {
1816         int cpu;
1817         size_t size;
1818         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1819
1820         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1821         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1822
1823         if (!cpu_cache)
1824                 return NULL;
1825
1826         for_each_possible_cpu(cpu) {
1827                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1828                                 entries, batchcount);
1829         }
1830
1831         return cpu_cache;
1832 }
1833
1834 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1835 {
1836         if (slab_state >= FULL)
1837                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1838
1839         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1840         if (!cachep->cpu_cache)
1841                 return 1;
1842
1843         if (slab_state == DOWN) {
1844                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1845                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1846         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1847                 /* For kmem_cache_node */
1848                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1849         } else {
1850                 int node;
1851
1852                 for_each_online_node(node) {
1853                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1854                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1855                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1856                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1857                 }
1858         }
1859
1860         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1861                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1862                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1863
1864         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1865         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1866         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1867         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1868         cachep->batchcount = 1;
1869         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1870         return 0;
1871 }
1872
1873 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1874         slab_flags_t flags, const char *name,
1875         void (*ctor)(void *))
1876 {
1877         return flags;
1878 }
1879
1880 struct kmem_cache *
1881 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1882                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1883 {
1884         struct kmem_cache *cachep;
1885
1886         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1887         if (cachep) {
1888                 cachep->refcount++;
1889
1890                 /*
1891                  * Adjust the object sizes so that we clear
1892                  * the complete object on kzalloc.
1893                  */
1894                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1895         }
1896         return cachep;
1897 }
1898
1899 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1900                         size_t size, slab_flags_t flags)
1901 {
1902         size_t left;
1903
1904         cachep->num = 0;
1905
1906         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1907                 return false;
1908
1909         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1910                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1911         if (!cachep->num)
1912                 return false;
1913
1914         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1915                 return false;
1916
1917         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1918
1919         return true;
1920 }
1921
1922 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1923                         size_t size, slab_flags_t flags)
1924 {
1925         size_t left;
1926
1927         cachep->num = 0;
1928
1929         /*
1930          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1931          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1932          */
1933         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1934                 return false;
1935
1936         /*
1937          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1938          * off-slab (should allow better packing of objs).
1939          */
1940         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1941         if (!cachep->num)
1942                 return false;
1943
1944         /*
1945          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1946          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1947          */
1948         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1949                 return false;
1950
1951         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1952
1953         return true;
1954 }
1955
1956 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1957                         size_t size, slab_flags_t flags)
1958 {
1959         size_t left;
1960
1961         cachep->num = 0;
1962
1963         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1964         if (!cachep->num)
1965                 return false;
1966
1967         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1968
1969         return true;
1970 }
1971
1972 /**
1973  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1974  * @cachep: cache management descriptor
1975  * @flags: SLAB flags
1976  *
1977  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1978  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1979  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1980  *
1981  * The flags are
1982  *
1983  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1984  * to catch references to uninitialised memory.
1985  *
1986  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1987  * for buffer overruns.
1988  *
1989  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1990  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1991  * as davem.
1992  */
1993 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1994 {
1995         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1996         gfp_t gfp;
1997         int err;
1998         unsigned int size = cachep->size;
1999
2000 #if DEBUG
2001 #if FORCED_DEBUG
2002         /*
2003          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2004          * large objects, if the increased size would increase the object size
2005          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2006          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2007          */
2008         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2009                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2010                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2011         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2012                 flags |= SLAB_POISON;
2013 #endif
2014 #endif
2015
2016         /*
2017          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2018          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2019          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2020          */
2021         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2022
2023         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2024                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2025                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2026                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2027                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2028         }
2029
2030         /* 3) caller mandated alignment */
2031         if (ralign < cachep->align) {
2032                 ralign = cachep->align;
2033         }
2034         /* disable debug if necessary */
2035         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2036                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2037         /*
2038          * 4) Store it.
2039          */
2040         cachep->align = ralign;
2041         cachep->colour_off = cache_line_size();
2042         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2043         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2044                 cachep->colour_off = cachep->align;
2045
2046         if (slab_is_available())
2047                 gfp = GFP_KERNEL;
2048         else
2049                 gfp = GFP_NOWAIT;
2050
2051 #if DEBUG
2052
2053         /*
2054          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2055          * into align above.
2056          */
2057         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2058                 /* add space for red zone words */
2059                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2060                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2061         }
2062         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2063                 /* user store requires one word storage behind the end of
2064                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2065                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2066                  */
2067                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2068                         size += REDZONE_ALIGN;
2069                 else
2070                         size += BYTES_PER_WORD;
2071         }
2072 #endif
2073
2074         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2075
2076         size = ALIGN(size, cachep->align);
2077         /*
2078          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2079          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2080          */
2081         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2082                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2083
2084 #if DEBUG
2085         /*
2086          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2087          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2088          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2089          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2090          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2091          */
2092         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2093                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2094                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2095                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2096
2097                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2098                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2099                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2100                                 size = tmp_size;
2101                                 goto done;
2102                         }
2103                 }
2104         }
2105 #endif
2106
2107         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2108                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2109                 goto done;
2110         }
2111
2112         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2113                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2114                 goto done;
2115         }
2116
2117         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2118                 goto done;
2119
2120         return -E2BIG;
2121
2122 done:
2123         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2124         cachep->flags = flags;
2125         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2126         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2127                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2128         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2129                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2130         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2131                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2132         cachep->size = size;
2133         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2134
2135 #if DEBUG
2136         /*
2137          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2138          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2139          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2140          */
2141         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2142                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2143                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2144                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2145 #endif
2146
2147         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2148                 cachep->freelist_cache =
2149                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2150         }
2151
2152         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2153         if (err) {
2154                 __kmem_cache_release(cachep);
2155                 return err;
2156         }
2157
2158         return 0;
2159 }
2160
2161 #if DEBUG
2162 static void check_irq_off(void)
2163 {
2164         BUG_ON(!irqs_disabled());
2165 }
2166
2167 static void check_irq_on(void)
2168 {
2169         BUG_ON(irqs_disabled());
2170 }
2171
2172 static void check_mutex_acquired(void)
2173 {
2174         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2175 }
2176
2177 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2178 {
2179 #ifdef CONFIG_SMP
2180         check_irq_off();
2181         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2182 #endif
2183 }
2184
2185 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2186 {
2187 #ifdef CONFIG_SMP
2188         check_irq_off();
2189         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2190 #endif
2191 }
2192
2193 #else
2194 #define check_irq_off() do { } while(0)
2195 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2196 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2197 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2198 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2199 #endif
2200
2201 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2202                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2203 {
2204         int tofree;
2205
2206         if (!ac || !ac->avail)
2207                 return;
2208
2209         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2210         if (tofree > ac->avail)
2211                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2212
2213         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2214         ac->avail -= tofree;
2215         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2216 }
2217
2218 static void do_drain(void *arg)
2219 {
2220         struct kmem_cache *cachep = arg;
2221         struct array_cache *ac;
2222         int node = numa_mem_id();
2223         struct kmem_cache_node *n;
2224         LIST_HEAD(list);
2225
2226         check_irq_off();
2227         ac = cpu_cache_get(cachep);
2228         n = get_node(cachep, node);
2229         spin_lock(&n->list_lock);
2230         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2231         spin_unlock(&n->list_lock);
2232         slabs_destroy(cachep, &list);
2233         ac->avail = 0;
2234 }
2235
2236 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2237 {
2238         struct kmem_cache_node *n;
2239         int node;
2240         LIST_HEAD(list);
2241
2242         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2243         check_irq_on();
2244         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2245                 if (n->alien)
2246                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2247
2248         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2249                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2250                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2251                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2252
2253                 slabs_destroy(cachep, &list);
2254         }
2255 }
2256
2257 /*
2258  * Remove slabs from the list of free slabs.
2259  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2260  *
2261  * Returns the actual number of slabs released.
2262  */
2263 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2264                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2265 {
2266         struct list_head *p;
2267         int nr_freed;
2268         struct page *page;
2269
2270         nr_freed = 0;
2271         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2272
2273                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2274                 p = n->slabs_free.prev;
2275                 if (p == &n->slabs_free) {
2276                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2277                         goto out;
2278                 }
2279
2280                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2281                 list_del(&page->lru);
2282                 n->free_slabs--;
2283                 n->total_slabs--;
2284                 /*
2285                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2286                  * to the cache.
2287                  */
2288                 n->free_objects -= cache->num;
2289                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2290                 slab_destroy(cache, page);
2291                 nr_freed++;
2292         }
2293 out:
2294         return nr_freed;
2295 }
2296
2297 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2298 {
2299         int node;
2300         struct kmem_cache_node *n;
2301
2302         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2303                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2304                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2305                         return false;
2306         return true;
2307 }
2308
2309 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2310 {
2311         int ret = 0;
2312         int node;
2313         struct kmem_cache_node *n;
2314
2315         drain_cpu_caches(cachep);
2316
2317         check_irq_on();
2318         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2319                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2320
2321                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2322                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2323         }
2324         return (ret ? 1 : 0);
2325 }
2326
2327 #ifdef CONFIG_MEMCG
2328 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2329 {
2330         __kmem_cache_shrink(cachep);
2331 }
2332 #endif
2333
2334 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2335 {
2336         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2337 }
2338
2339 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2340 {
2341         int i;
2342         struct kmem_cache_node *n;
2343
2344         cache_random_seq_destroy(cachep);
2345
2346         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2347
2348         /* NUMA: free the node structures */
2349         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2350                 kfree(n->shared);
2351                 free_alien_cache(n->alien);
2352                 kfree(n);
2353                 cachep->node[i] = NULL;
2354         }
2355 }
2356
2357 /*
2358  * Get the memory for a slab management obj.
2359  *
2360  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2361  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2362  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2363  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2364  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2365  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2366  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2367  *
2368  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2369  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2370  */
2371 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2372                                    struct page *page, int colour_off,
2373                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2374 {
2375         void *freelist;
2376         void *addr = page_address(page);
2377
2378         page->s_mem = addr + colour_off;
2379         page->active = 0;
2380
2381         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2382                 freelist = NULL;
2383         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2384                 /* Slab management obj is off-slab. */
2385                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2386                                               local_flags, nodeid);
2387                 if (!freelist)
2388                         return NULL;
2389         } else {
2390                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2391                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2392                                 cachep->freelist_size;
2393         }
2394
2395         return freelist;
2396 }
2397
2398 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2399 {
2400         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2401 }
2402
2403 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2404                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2405 {
2406         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2407 }
2408
2409 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2410 {
2411 #if DEBUG
2412         int i;
2413
2414         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2415                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2416
2417                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2418                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2419
2420                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2421                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2422                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2423                 }
2424                 /*
2425                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2426                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2427                  * They must also be threaded.
2428                  */
2429                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2430                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2431                                                    objp + obj_offset(cachep));
2432                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2433                         kasan_poison_object_data(
2434                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2435                 }
2436
2437                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2438                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2439                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2440                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2441                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2442                 }
2443                 /* need to poison the objs? */
2444                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2445                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2446                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2447                 }
2448         }
2449 #endif
2450 }
2451
2452 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2453 /* Hold information during a freelist initialization */
2454 union freelist_init_state {
2455         struct {
2456                 unsigned int pos;
2457                 unsigned int *list;
2458                 unsigned int count;
2459         };
2460         struct rnd_state rnd_state;
2461 };
2462
2463 /*
2464  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2465  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2466  */
2467 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2468                                 struct kmem_cache *cachep,
2469                                 unsigned int count)
2470 {
2471         bool ret;
2472         unsigned int rand;
2473
2474         /* Use best entropy available to define a random shift */
2475         rand = get_random_int();
2476
2477         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2478         if (!cachep->random_seq) {
2479                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2480                 ret = false;
2481         } else {
2482                 state->list = cachep->random_seq;
2483                 state->count = count;
2484                 state->pos = rand % count;
2485                 ret = true;
2486         }
2487         return ret;
2488 }
2489
2490 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2491 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2492 {
2493         if (state->pos >= state->count)
2494                 state->pos = 0;
2495         return state->list[state->pos++];
2496 }
2497
2498 /* Swap two freelist entries */
2499 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2500 {
2501         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2502                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2503 }
2504
2505 /*
2506  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2507  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2508  */
2509 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2510 {
2511         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2512         union freelist_init_state state;
2513         bool precomputed;
2514
2515         if (count < 2)
2516                 return false;
2517
2518         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2519
2520         /* Take a random entry as the objfreelist */
2521         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2522                 if (!precomputed)
2523                         objfreelist = count - 1;
2524                 else
2525                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2526                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2527                                                 obj_offset(cachep);
2528                 count--;
2529         }
2530
2531         /*
2532          * On early boot, generate the list dynamically.
2533          * Later use a pre-computed list for speed.
2534          */
2535         if (!precomputed) {
2536                 for (i = 0; i < count; i++)
2537                         set_free_obj(page, i, i);
2538
2539                 /* Fisher-Yates shuffle */
2540                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2541                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2542                         rand %= (i + 1);
2543                         swap_free_obj(page, i, rand);
2544                 }
2545         } else {
2546                 for (i = 0; i < count; i++)
2547                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2548         }
2549
2550         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2551                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2552
2553         return true;
2554 }
2555 #else
2556 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2557                                 struct page *page)
2558 {
2559         return false;
2560 }
2561 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2562
2563 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2564                             struct page *page)
2565 {
2566         int i;
2567         void *objp;
2568         bool shuffled;
2569
2570         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2571
2572         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2573         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2574
2575         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2576                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2577                                                 obj_offset(cachep);
2578         }
2579
2580         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2581                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2582                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2583
2584                 /* constructor could break poison info */
2585                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2586                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2587                         cachep->ctor(objp);
2588                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2589                 }
2590
2591                 if (!shuffled)
2592                         set_free_obj(page, i, i);
2593         }
2594 }
2595
2596 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2597 {
2598         void *objp;
2599
2600         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2601         page->active++;
2602
2603 #if DEBUG
2604         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2605                 set_store_user_dirty(cachep);
2606 #endif
2607
2608         return objp;
2609 }
2610
2611 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2612                         struct page *page, void *objp)
2613 {
2614         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2615 #if DEBUG
2616         unsigned int i;
2617
2618         /* Verify double free bug */
2619         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2620                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2621                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2622                                cachep->name, objp);
2623                         BUG();
2624                 }
2625         }
2626 #endif
2627         page->active--;
2628         if (!page->freelist)
2629                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2630
2631         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2636  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2637  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2638  */
2639 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2640                            void *freelist)
2641 {
2642         page->slab_cache = cache;
2643         page->freelist = freelist;
2644 }
2645
2646 /*
2647  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2648  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2649  */
2650 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2651                                 gfp_t flags, int nodeid)
2652 {
2653         void *freelist;
2654         size_t offset;
2655         gfp_t local_flags;
2656         int page_node;
2657         struct kmem_cache_node *n;
2658         struct page *page;
2659
2660         /*
2661          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2662          * critical path in kmem_cache_alloc().
2663          */
2664         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2665                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2666                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2667                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2668                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2669                 dump_stack();
2670         }
2671         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2672         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2673
2674         check_irq_off();
2675         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2676                 local_irq_enable();
2677
2678         /*
2679          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2680          * 'nodeid'.
2681          */
2682         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2683         if (!page)
2684                 goto failed;
2685
2686         page_node = page_to_nid(page);
2687         n = get_node(cachep, page_node);
2688
2689         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2690         n->colour_next++;
2691         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2692                 n->colour_next = 0;
2693
2694         offset = n->colour_next;
2695         if (offset >= cachep->colour)
2696                 offset = 0;
2697
2698         offset *= cachep->colour_off;
2699
2700         /* Get slab management. */
2701         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2702                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2703         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2704                 goto opps1;
2705
2706         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2707
2708         kasan_poison_slab(page);
2709         cache_init_objs(cachep, page);
2710
2711         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2712                 local_irq_disable();
2713
2714         return page;
2715
2716 opps1:
2717         kmem_freepages(cachep, page);
2718 failed:
2719         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2720                 local_irq_disable();
2721         return NULL;
2722 }
2723
2724 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2725 {
2726         struct kmem_cache_node *n;
2727         void *list = NULL;
2728
2729         check_irq_off();
2730
2731         if (!page)
2732                 return;
2733
2734         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2735         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2736
2737         spin_lock(&n->list_lock);
2738         n->total_slabs++;
2739         if (!page->active) {
2740                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2741                 n->free_slabs++;
2742         } else
2743                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2744
2745         STATS_INC_GROWN(cachep);
2746         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2747         spin_unlock(&n->list_lock);
2748
2749         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2750 }
2751
2752 #if DEBUG
2753
2754 /*
2755  * Perform extra freeing checks:
2756  * - detect bad pointers.
2757  * - POISON/RED_ZONE checking
2758  */
2759 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2760 {
2761         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2762                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2763                        (unsigned long)objp);
2764                 BUG();
2765         }
2766 }
2767
2768 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2769 {
2770         unsigned long long redzone1, redzone2;
2771
2772         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2773         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2774
2775         /*
2776          * Redzone is ok.
2777          */
2778         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2779                 return;
2780
2781         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2782                 slab_error(cache, "double free detected");
2783         else
2784                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2785
2786         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2787                obj, redzone1, redzone2);
2788 }
2789
2790 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2791                                    unsigned long caller)
2792 {
2793         unsigned int objnr;
2794         struct page *page;
2795
2796         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2797
2798         objp -= obj_offset(cachep);
2799         kfree_debugcheck(objp);
2800         page = virt_to_head_page(objp);
2801
2802         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2803                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2804                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2805                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2806         }
2807         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2808                 set_store_user_dirty(cachep);
2809                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2810         }
2811
2812         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2813
2814         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2815         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2816
2817         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2818                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2819                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2820         }
2821         return objp;
2822 }
2823
2824 #else
2825 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2826 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2827 #endif
2828
2829 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2830                                                 void **list)
2831 {
2832 #if DEBUG
2833         void *next = *list;
2834         void *objp;
2835
2836         while (next) {
2837                 objp = next - obj_offset(cachep);
2838                 next = *(void **)next;
2839                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2840         }
2841 #endif
2842 }
2843
2844 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2845                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2846                                 void **list)
2847 {
2848         /* move slabp to correct slabp list: */
2849         list_del(&page->lru);
2850         if (page->active == cachep->num) {
2851                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2852                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2853 #if DEBUG
2854                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2855                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2856                                 void **objp = page->freelist;
2857
2858                                 *objp = *list;
2859                                 *list = objp;
2860                         }
2861 #endif
2862                         page->freelist = NULL;
2863                 }
2864         } else
2865                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2866 }
2867
2868 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2869 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2870                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2871 {
2872         if (!page)
2873                 return NULL;
2874
2875         if (pfmemalloc)
2876                 return page;
2877
2878         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2879                 return page;
2880
2881         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2882         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2883                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2884                 return page;
2885         }
2886
2887         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2888         list_del(&page->lru);
2889         if (!page->active) {
2890                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2891                 n->free_slabs++;
2892         } else
2893                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2894
2895         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2896                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2897                         return page;
2898         }
2899
2900         n->free_touched = 1;
2901         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2902                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2903                         n->free_slabs--;
2904                         return page;
2905                 }
2906         }
2907
2908         return NULL;
2909 }
2910
2911 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2912 {
2913         struct page *page;
2914
2915         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2916         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2917         if (!page) {
2918                 n->free_touched = 1;
2919                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2920                                                 lru);
2921                 if (page)
2922                         n->free_slabs--;
2923         }
2924
2925         if (sk_memalloc_socks())
2926                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2927
2928         return page;
2929 }
2930
2931 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2932                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2933 {
2934         struct page *page;
2935         void *obj;
2936         void *list = NULL;
2937
2938         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2939                 return NULL;
2940
2941         spin_lock(&n->list_lock);
2942         page = get_first_slab(n, true);
2943         if (!page) {
2944                 spin_unlock(&n->list_lock);
2945                 return NULL;
2946         }
2947
2948         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2949         n->free_objects--;
2950
2951         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2952
2953         spin_unlock(&n->list_lock);
2954         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2955
2956         return obj;
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2961  * or cache_grow_end() for new slab
2962  */
2963 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2964                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2965 {
2966         /*
2967          * There must be at least one object available for
2968          * allocation.
2969          */
2970         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2971
2972         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2973                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2974                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2975                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2976
2977                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2978         }
2979
2980         return batchcount;
2981 }
2982
2983 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2984 {
2985         int batchcount;
2986         struct kmem_cache_node *n;
2987         struct array_cache *ac, *shared;
2988         int node;
2989         void *list = NULL;
2990         struct page *page;
2991
2992         check_irq_off();
2993         node = numa_mem_id();
2994
2995         ac = cpu_cache_get(cachep);
2996         batchcount = ac->batchcount;
2997         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2998                 /*
2999                  * If there was little recent activity on this cache, then
3000                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3001                  * refill bouncing.
3002                  */
3003                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3004         }
3005         n = get_node(cachep, node);
3006
3007         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3008         shared = READ_ONCE(n->shared);
3009         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3010                 goto direct_grow;
3011
3012         spin_lock(&n->list_lock);
3013         shared = READ_ONCE(n->shared);
3014
3015         /* See if we can refill from the shared array */
3016         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3017                 shared->touched = 1;
3018                 goto alloc_done;
3019         }
3020
3021         while (batchcount > 0) {
3022                 /* Get slab alloc is to come from. */
3023                 page = get_first_slab(n, false);
3024                 if (!page)
3025                         goto must_grow;
3026
3027                 check_spinlock_acquired(cachep);
3028
3029                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3030                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3031         }
3032
3033 must_grow:
3034         n->free_objects -= ac->avail;
3035 alloc_done:
3036         spin_unlock(&n->list_lock);
3037         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3038
3039 direct_grow:
3040         if (unlikely(!ac->avail)) {
3041                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3042                 if (sk_memalloc_socks()) {
3043                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3044
3045                         if (obj)
3046                                 return obj;
3047                 }
3048
3049                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3050
3051                 /*
3052                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3053                  * then ac could change.
3054                  */
3055                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3056                 if (!ac->avail && page)
3057                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3058                 cache_grow_end(cachep, page);
3059
3060                 if (!ac->avail)
3061                         return NULL;
3062         }
3063         ac->touched = 1;
3064
3065         return ac->entry[--ac->avail];
3066 }
3067
3068 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3069                                                 gfp_t flags)
3070 {
3071         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3072 }
3073
3074 #if DEBUG
3075 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3076                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3077 {
3078         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
3079         if (!objp)
3080                 return objp;
3081         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3082                 check_poison_obj(cachep, objp);
3083                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3084                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3085         }
3086         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3087                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3088
3089         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3090                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3091                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3092                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3093                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3094                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3095                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3096                 }
3097                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3098                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3099         }
3100
3101         objp += obj_offset(cachep);
3102         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3103                 cachep->ctor(objp);
3104         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3105             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3106                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3107                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3108         }
3109         return objp;
3110 }
3111 #else
3112 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3113 #endif
3114
3115 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3116 {
3117         void *objp;
3118         struct array_cache *ac;
3119
3120         check_irq_off();
3121
3122         ac = cpu_cache_get(cachep);
3123         if (likely(ac->avail)) {
3124                 ac->touched = 1;
3125                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3126
3127                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3128                 goto out;
3129         }
3130
3131         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3132         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3133         /*
3134          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3135          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3136          */
3137         ac = cpu_cache_get(cachep);
3138
3139 out:
3140         /*
3141          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3142          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3143          * treat the array pointers as a reference to the object.
3144          */
3145         if (objp)
3146                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3147         return objp;
3148 }
3149
3150 #ifdef CONFIG_NUMA
3151 /*
3152  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3153  *
3154  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3155  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3156  */
3157 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3158 {
3159         int nid_alloc, nid_here;
3160
3161         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3162                 return NULL;
3163         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3164         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3165                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3166         else if (current->mempolicy)
3167                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3168         if (nid_alloc != nid_here)
3169                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3170         return NULL;
3171 }
3172
3173 /*
3174  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3175  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3176  * available node for available objects. If that fails then we
3177  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3178  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3179  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3180  */
3181 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3182 {
3183         struct zonelist *zonelist;
3184         struct zoneref *z;
3185         struct zone *zone;
3186         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3187         void *obj = NULL;
3188         struct page *page;
3189         int nid;
3190         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3191
3192         if (flags & __GFP_THISNODE)
3193                 return NULL;
3194
3195 retry_cpuset:
3196         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3197         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3198
3199 retry:
3200         /*
3201          * Look through allowed nodes for objects available
3202          * from existing per node queues.
3203          */
3204         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3205                 nid = zone_to_nid(zone);
3206
3207                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3208                         get_node(cache, nid) &&
3209                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3210                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3211                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3212                                 if (obj)
3213                                         break;
3214                 }
3215         }
3216
3217         if (!obj) {
3218                 /*
3219                  * This allocation will be performed within the constraints
3220                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3221                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3222                  * set and go into memory reserves if necessary.
3223                  */
3224                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3225                 cache_grow_end(cache, page);
3226                 if (page) {
3227                         nid = page_to_nid(page);
3228                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3229                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3230
3231                         /*
3232                          * Another processor may allocate the objects in
3233                          * the slab since we are not holding any locks.
3234                          */
3235                         if (!obj)
3236                                 goto retry;
3237                 }
3238         }
3239
3240         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3241                 goto retry_cpuset;
3242         return obj;
3243 }
3244
3245 /*
3246  * A interface to enable slab creation on nodeid
3247  */
3248 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3249                                 int nodeid)
3250 {
3251         struct page *page;
3252         struct kmem_cache_node *n;
3253         void *obj = NULL;
3254         void *list = NULL;
3255
3256         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3257         n = get_node(cachep, nodeid);
3258         BUG_ON(!n);
3259
3260         check_irq_off();
3261         spin_lock(&n->list_lock);
3262         page = get_first_slab(n, false);
3263         if (!page)
3264                 goto must_grow;
3265
3266         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3267
3268         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3269         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3270         STATS_SET_HIGH(cachep);
3271
3272         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3273
3274         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3275         n->free_objects--;
3276
3277         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3278
3279         spin_unlock(&n->list_lock);
3280         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3281         return obj;
3282
3283 must_grow:
3284         spin_unlock(&n->list_lock);
3285         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3286         if (page) {
3287                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3288                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3289         }
3290         cache_grow_end(cachep, page);
3291
3292         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3293 }
3294
3295 static __always_inline void *
3296 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3297                    unsigned long caller)
3298 {
3299         unsigned long save_flags;
3300         void *ptr;
3301         int slab_node = numa_mem_id();
3302
3303         flags &= gfp_allowed_mask;
3304         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3305         if (unlikely(!cachep))
3306                 return NULL;
3307
3308         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3309         local_irq_save(save_flags);
3310
3311         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3312                 nodeid = slab_node;
3313
3314         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3315                 /* Node not bootstrapped yet */
3316                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3317                 goto out;
3318         }
3319
3320         if (nodeid == slab_node) {
3321                 /*
3322                  * Use the locally cached objects if possible.
3323                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3324                  * to other nodes. It may fail while we still have
3325                  * objects on other nodes available.
3326                  */
3327                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3328                 if (ptr)
3329                         goto out;
3330         }
3331         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3332         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3333   out:
3334         local_irq_restore(save_flags);
3335         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3336
3337         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3338                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3339
3340         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3341         return ptr;
3342 }
3343
3344 static __always_inline void *
3345 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3346 {
3347         void *objp;
3348
3349         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3350                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3351                 if (objp)
3352                         goto out;
3353         }
3354         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3355
3356         /*
3357          * We may just have run out of memory on the local node.
3358          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3359          */
3360         if (!objp)
3361                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3362
3363   out:
3364         return objp;
3365 }
3366 #else
3367
3368 static __always_inline void *
3369 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3370 {
3371         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3372 }
3373
3374 #endif /* CONFIG_NUMA */
3375
3376 static __always_inline void *
3377 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3378 {
3379         unsigned long save_flags;
3380         void *objp;
3381
3382         flags &= gfp_allowed_mask;
3383         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3384         if (unlikely(!cachep))
3385                 return NULL;
3386
3387         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3388         local_irq_save(save_flags);
3389         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3390         local_irq_restore(save_flags);
3391         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3392         prefetchw(objp);
3393
3394         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3395                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3396
3397         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3398         return objp;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3403  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3404  */
3405 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3406                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3407 {
3408         int i;
3409         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3410         struct page *page;
3411
3412         n->free_objects += nr_objects;
3413
3414         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3415                 void *objp;
3416                 struct page *page;
3417
3418                 objp = objpp[i];
3419
3420                 page = virt_to_head_page(objp);
3421                 list_del(&page->lru);
3422                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3423                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3424                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3425
3426                 /* fixup slab chains */
3427                 if (page->active == 0) {
3428                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3429                         n->free_slabs++;
3430                 } else {
3431                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3432                          * partial list on free - maximum time for the
3433                          * other objects to be freed, too.
3434                          */
3435                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3436                 }
3437         }
3438
3439         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3440                 n->free_objects -= cachep->num;
3441
3442                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3443                 list_move(&page->lru, list);
3444                 n->free_slabs--;
3445                 n->total_slabs--;
3446         }
3447 }
3448
3449 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3450 {
3451         int batchcount;
3452         struct kmem_cache_node *n;
3453         int node = numa_mem_id();
3454         LIST_HEAD(list);
3455
3456         batchcount = ac->batchcount;
3457
3458         check_irq_off();
3459         n = get_node(cachep, node);
3460         spin_lock(&n->list_lock);
3461         if (n->shared) {
3462                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3463                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3464                 if (max) {
3465                         if (batchcount > max)
3466                                 batchcount = max;
3467                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3468                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3469                         shared_array->avail += batchcount;
3470                         goto free_done;
3471                 }
3472         }
3473
3474         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3475 free_done:
3476 #if STATS
3477         {
3478                 int i = 0;
3479                 struct page *page;
3480
3481                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3482                         BUG_ON(page->active);
3483
3484                         i++;
3485                 }
3486                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3487         }
3488 #endif
3489         spin_unlock(&n->list_lock);
3490         slabs_destroy(cachep, &list);
3491         ac->avail -= batchcount;
3492         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3493 }
3494
3495 /*
3496  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3497  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3498  */
3499 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3500                                          unsigned long caller)
3501 {
3502         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3503         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3504                 return;
3505
3506         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3507 }
3508
3509 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3510                 unsigned long caller)
3511 {
3512         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3513
3514         check_irq_off();
3515         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3516         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3517
3518         /*
3519          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3520          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3521          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3522          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3523          * the cache.
3524          */
3525         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3526                 return;
3527
3528         if (ac->avail < ac->limit) {
3529                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3530         } else {
3531                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3532                 cache_flusharray(cachep, ac);
3533         }
3534
3535         if (sk_memalloc_socks()) {
3536                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3537
3538                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3539                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3540                         return;
3541                 }
3542         }
3543
3544         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3545 }
3546
3547 /**
3548  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3549  * @cachep: The cache to allocate from.
3550  * @flags: See kmalloc().
3551  *
3552  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3553  * if the cache has no available objects.
3554  */
3555 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3556 {
3557         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3558
3559         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3560         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3561                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3562
3563         return ret;
3564 }
3565 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3566
3567 static __always_inline void
3568 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3569                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3570 {
3571         size_t i;
3572
3573         for (i = 0; i < size; i++)
3574                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3575 }
3576
3577 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3578                           void **p)
3579 {
3580         size_t i;
3581
3582         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3583         if (!s)
3584                 return 0;
3585
3586         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3587
3588         local_irq_disable();
3589         for (i = 0; i < size; i++) {
3590                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3591
3592                 if (unlikely(!objp))
3593                         goto error;
3594                 p[i] = objp;
3595         }
3596         local_irq_enable();
3597
3598         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3599
3600         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3601         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3602                 for (i = 0; i < size; i++)
3603                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3604
3605         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3606         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3607         return size;
3608 error:
3609         local_irq_enable();
3610         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3611         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3612         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3613         return 0;
3614 }
3615 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3616
3617 #ifdef CONFIG_TRACING
3618 void *
3619 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3620 {
3621         void *ret;
3622
3623         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3624
3625         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3626         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3627                       size, cachep->size, flags);
3628         return ret;
3629 }
3630 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3631 #endif
3632
3633 #ifdef CONFIG_NUMA
3634 /**
3635  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3636  * @cachep: The cache to allocate from.
3637  * @flags: See kmalloc().
3638  * @nodeid: node number of the target node.
3639  *
3640  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3641  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3642  *
3643  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3644  */
3645 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3646 {
3647         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3648
3649         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3650         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3651                                     cachep->object_size, cachep->size,
3652                                     flags, nodeid);
3653
3654         return ret;
3655 }
3656 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3657
3658 #ifdef CONFIG_TRACING
3659 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3660                                   gfp_t flags,
3661                                   int nodeid,
3662                                   size_t size)
3663 {
3664         void *ret;
3665
3666         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3667
3668         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3669         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3670                            size, cachep->size,
3671                            flags, nodeid);
3672         return ret;
3673 }
3674 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3675 #endif
3676
3677 static __always_inline void *
3678 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3679 {
3680         struct kmem_cache *cachep;
3681         void *ret;
3682
3683         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3684                 return NULL;
3685         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3686         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3687                 return cachep;
3688         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3689         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3690
3691         return ret;
3692 }
3693
3694 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3695 {
3696         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3697 }
3698 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3699
3700 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3701                 int node, unsigned long caller)
3702 {
3703         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3704 }
3705 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3706 #endif /* CONFIG_NUMA */
3707
3708 /**
3709  * __do_kmalloc - allocate memory
3710  * @size: how many bytes of memory are required.
3711  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3712  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3713  */
3714 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3715                                           unsigned long caller)
3716 {
3717         struct kmem_cache *cachep;
3718         void *ret;
3719
3720         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3721                 return NULL;
3722         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3723         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3724                 return cachep;
3725         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3726
3727         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3728         trace_kmalloc(caller, ret,
3729                       size, cachep->size, flags);
3730
3731         return ret;
3732 }
3733
3734 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3735 {
3736         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3737 }
3738 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3739
3740 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3741 {
3742         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3743 }
3744 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3745
3746 /**
3747  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3748  * @cachep: The cache the allocation was from.
3749  * @objp: The previously allocated object.
3750  *
3751  * Free an object which was previously allocated from this
3752  * cache.
3753  */
3754 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3755 {
3756         unsigned long flags;
3757         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3758         if (!cachep)
3759                 return;
3760
3761         local_irq_save(flags);
3762         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3763         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3764                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3765         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3766         local_irq_restore(flags);
3767
3768         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3769 }
3770 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3771
3772 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3773 {
3774         struct kmem_cache *s;
3775         size_t i;
3776
3777         local_irq_disable();
3778         for (i = 0; i < size; i++) {
3779                 void *objp = p[i];
3780
3781                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3782                         s = virt_to_cache(objp);
3783                 else
3784                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3785
3786                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3787                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3788                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3789
3790                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3791         }
3792         local_irq_enable();
3793
3794         /* FIXME: add tracing */
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3797
3798 /**
3799  * kfree - free previously allocated memory
3800  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3801  *
3802  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3803  *
3804  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3805  * or you will run into trouble.
3806  */
3807 void kfree(const void *objp)
3808 {
3809         struct kmem_cache *c;
3810         unsigned long flags;
3811
3812         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3813
3814         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3815                 return;
3816         local_irq_save(flags);
3817         kfree_debugcheck(objp);
3818         c = virt_to_cache(objp);
3819         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3820
3821         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3822         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3823         local_irq_restore(flags);
3824 }
3825 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3826
3827 /*
3828  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3829  */
3830 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3831 {
3832         int ret;
3833         int node;
3834         struct kmem_cache_node *n;
3835
3836         for_each_online_node(node) {
3837                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3838                 if (ret)
3839                         goto fail;
3840
3841         }
3842
3843         return 0;
3844
3845 fail:
3846         if (!cachep->list.next) {
3847                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3848                 node--;
3849                 while (node >= 0) {
3850                         n = get_node(cachep, node);
3851                         if (n) {
3852                                 kfree(n->shared);
3853                                 free_alien_cache(n->alien);
3854                                 kfree(n);
3855                                 cachep->node[node] = NULL;
3856                         }
3857                         node--;
3858                 }
3859         }
3860         return -ENOMEM;
3861 }
3862
3863 /* Always called with the slab_mutex held */
3864 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3865                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3866 {
3867         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3868         int cpu;
3869
3870         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3871         if (!cpu_cache)
3872                 return -ENOMEM;
3873
3874         prev = cachep->cpu_cache;
3875         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3876         /*
3877          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3878          * cpus, so skip the IPIs.
3879          */
3880         if (prev)
3881                 kick_all_cpus_sync();
3882
3883         check_irq_on();
3884         cachep->batchcount = batchcount;
3885         cachep->limit = limit;
3886         cachep->shared = shared;
3887
3888         if (!prev)
3889                 goto setup_node;
3890
3891         for_each_online_cpu(cpu) {
3892                 LIST_HEAD(list);
3893                 int node;
3894                 struct kmem_cache_node *n;
3895                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3896
3897                 node = cpu_to_mem(cpu);
3898                 n = get_node(cachep, node);
3899                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3900                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3901                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3902                 slabs_destroy(cachep, &list);
3903         }
3904         free_percpu(prev);
3905
3906 setup_node:
3907         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3908 }
3909
3910 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3911                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3912 {
3913         int ret;
3914         struct kmem_cache *c;
3915
3916         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3917
3918         if (slab_state < FULL)
3919                 return ret;
3920
3921         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3922                 return ret;
3923
3924         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3925         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3926                 /* return value determined by the root cache only */
3927                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3928         }
3929
3930         return ret;
3931 }
3932
3933 /* Called with slab_mutex held always */
3934 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3935 {
3936         int err;
3937         int limit = 0;
3938         int shared = 0;
3939         int batchcount = 0;
3940
3941         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3942         if (err)
3943                 goto end;
3944
3945         if (!is_root_cache(cachep)) {
3946                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3947                 limit = root->limit;
3948                 shared = root->shared;
3949                 batchcount = root->batchcount;
3950         }
3951
3952         if (limit && shared && batchcount)
3953                 goto skip_setup;
3954         /*
3955          * The head array serves three purposes:
3956          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3957          * - reduce the number of spinlock operations.
3958          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3959          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3960          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3961          * Bonwick.
3962          */
3963         if (cachep->size > 131072)
3964                 limit = 1;
3965         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3966                 limit = 8;
3967         else if (cachep->size > 1024)
3968                 limit = 24;
3969         else if (cachep->size > 256)
3970                 limit = 54;
3971         else
3972                 limit = 120;
3973
3974         /*
3975          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3976          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3977          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3978          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3979          * replaces Bonwick's magazine layer.
3980          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3981          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3982          */
3983         shared = 0;
3984         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3985                 shared = 8;
3986
3987 #if DEBUG
3988         /*
3989          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3990          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3991          */
3992         if (limit > 32)
3993                 limit = 32;
3994 #endif
3995         batchcount = (limit + 1) / 2;
3996 skip_setup:
3997         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3998 end:
3999         if (err)
4000                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4001                        cachep->name, -err);
4002         return err;
4003 }
4004
4005 /*
4006  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4007  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4008  * if drain_array() is used on the shared array.
4009  */
4010 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4011                          struct array_cache *ac, int node)
4012 {
4013         LIST_HEAD(list);
4014
4015         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4016         check_mutex_acquired();
4017
4018         if (!ac || !ac->avail)
4019                 return;
4020
4021         if (ac->touched) {
4022                 ac->touched = 0;
4023                 return;
4024         }
4025
4026         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4027         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4028         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4029
4030         slabs_destroy(cachep, &list);
4031 }
4032
4033 /**
4034  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4035  * @w: work descriptor
4036  *
4037  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4038  * Purpose:
4039  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4040  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4041  *
4042  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4043  * again on the next iteration.
4044  */
4045 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4046 {
4047         struct kmem_cache *searchp;
4048         struct kmem_cache_node *n;
4049         int node = numa_mem_id();
4050         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4051
4052         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4053                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4054                 goto out;
4055
4056         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4057                 check_irq_on();
4058
4059                 /*
4060                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4061                  * have established with reasonable certainty that
4062                  * we can do some work if the lock was obtained.
4063                  */
4064                 n = get_node(searchp, node);
4065
4066                 reap_alien(searchp, n);
4067
4068                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4069
4070                 /*
4071                  * These are racy checks but it does not matter
4072                  * if we skip one check or scan twice.
4073                  */
4074                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4075                         goto next;
4076
4077                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4078
4079                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4080
4081                 if (n->free_touched)
4082                         n->free_touched = 0;
4083                 else {
4084                         int freed;
4085
4086                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4087                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4088                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4089                 }
4090 next:
4091                 cond_resched();
4092         }
4093         check_irq_on();
4094         mutex_unlock(&slab_mutex);
4095         next_reap_node();
4096 out:
4097         /* Set up the next iteration */
4098         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4099                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4100 }
4101
4102 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4103 {
4104         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4105         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4106         unsigned long free_slabs = 0;
4107         int node;
4108         struct kmem_cache_node *n;
4109
4110         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4111                 check_irq_on();
4112                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4113
4114                 total_slabs += n->total_slabs;
4115                 free_slabs += n->free_slabs;
4116                 free_objs += n->free_objects;
4117
4118                 if (n->shared)
4119                         shared_avail += n->shared->avail;
4120
4121                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4122         }
4123         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4124         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4125         active_objs = num_objs - free_objs;
4126
4127         sinfo->active_objs = active_objs;
4128         sinfo->num_objs = num_objs;
4129         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4130         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4131         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4132         sinfo->limit = cachep->limit;
4133         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4134         sinfo->shared = cachep->shared;
4135         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4136         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4137 }
4138
4139 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4140 {
4141 #if STATS
4142         {                       /* node stats */
4143                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4144                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4145                 unsigned long grown = cachep->grown;
4146                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4147                 unsigned long errors = cachep->errors;
4148                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4149                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4150                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4151                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4152
4153                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4154                            allocs, high, grown,
4155                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4156                            node_frees, overflows);
4157         }
4158         /* cpu stats */
4159         {
4160                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4161                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4162                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4163                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4164
4165                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4166                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4167         }
4168 #endif
4169 }
4170
4171 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4172 /**
4173  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4174  * @file: unused
4175  * @buffer: user buffer
4176  * @count: data length
4177  * @ppos: unused
4178  */
4179 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4180                        size_t count, loff_t *ppos)
4181 {
4182         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4183         int limit, batchcount, shared, res;
4184         struct kmem_cache *cachep;
4185
4186         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4187                 return -EINVAL;
4188         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4189                 return -EFAULT;
4190         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4191
4192         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4193         if (!tmp)
4194                 return -EINVAL;
4195         *tmp = '\0';
4196         tmp++;
4197         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4198                 return -EINVAL;
4199
4200         /* Find the cache in the chain of caches. */
4201         mutex_lock(&slab_mutex);
4202         res = -EINVAL;
4203         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4204                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4205                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4206                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4207                                 res = 0;
4208                         } else {
4209                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4210                                                        batchcount, shared,
4211                                                        GFP_KERNEL);
4212                         }
4213                         break;
4214                 }
4215         }
4216         mutex_unlock(&slab_mutex);
4217         if (res >= 0)
4218                 res = count;
4219         return res;
4220 }
4221
4222 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4223
4224 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4225 {
4226         unsigned long *p;
4227         int l;
4228         if (!v)
4229                 return 1;
4230         l = n[1];
4231         p = n + 2;
4232         while (l) {
4233                 int i = l/2;
4234                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4235                 if (*q == v) {
4236                         q[1]++;
4237                         return 1;
4238                 }
4239                 if (*q > v) {
4240                         l = i;
4241                 } else {
4242                         p = q + 2;
4243                         l -= i + 1;
4244                 }
4245         }
4246         if (++n[1] == n[0])
4247                 return 0;
4248         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4249         p[0] = v;
4250         p[1] = 1;
4251         return 1;
4252 }
4253
4254 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4255                                                 struct page *page)
4256 {
4257         void *p;
4258         int i, j;
4259         unsigned long v;
4260
4261         if (n[0] == n[1])
4262                 return;
4263         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4264                 bool active = true;
4265
4266                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4267                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4268                                 active = false;
4269                                 break;
4270                         }
4271                 }
4272
4273                 if (!active)
4274                         continue;
4275
4276                 /*
4277                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4278                  * mapping is established when actual object allocation and
4279                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4280                  * cache.
4281                  */
4282                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4283                         continue;
4284
4285                 if (!add_caller(n, v))
4286                         return;
4287         }
4288 }
4289
4290 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4291 {
4292 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4293         unsigned long offset, size;
4294         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4295
4296         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4297                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4298                 if (modname[0])
4299                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4300                 return;
4301         }
4302 #endif
4303         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4304 }
4305
4306 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4307 {
4308         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache,
4309                                                root_caches_node);
4310         struct page *page;
4311         struct kmem_cache_node *n;
4312         const char *name;
4313         unsigned long *x = m->private;
4314         int node;
4315         int i;
4316
4317         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4318                 return 0;
4319         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4320                 return 0;
4321
4322         /*
4323          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4324          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4325          * during the processing, information would be wrong so restart
4326          * whole processing.
4327          */
4328         do {
4329                 drain_cpu_caches(cachep);
4330                 /*
4331                  * drain_cpu_caches() could make kmemleak_object and
4332                  * debug_objects_cache dirty, so reset afterwards.
4333                  */
4334                 set_store_user_clean(cachep);
4335
4336                 x[1] = 0;
4337
4338                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4339
4340                         check_irq_on();
4341                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4342
4343                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4344                                 handle_slab(x, cachep, page);
4345                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4346                                 handle_slab(x, cachep, page);
4347                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4348                 }
4349         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4350
4351         name = cachep->name;
4352         if (x[0] == x[1]) {
4353                 /* Increase the buffer size */
4354                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4355                 m->private = kcalloc(x[0] * 4, sizeof(unsigned long),
4356                                      GFP_KERNEL);
4357                 if (!m->private) {
4358                         /* Too bad, we are really out */
4359                         m->private = x;
4360                         mutex_lock(&slab_mutex);
4361                         return -ENOMEM;
4362                 }
4363                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4364                 kfree(x);
4365                 mutex_lock(&slab_mutex);
4366                 /* Now make sure this entry will be retried */
4367                 m->count = m->size;
4368                 return 0;
4369         }
4370         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4371                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4372                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4373                 seq_putc(m, '\n');
4374         }
4375
4376         return 0;
4377 }
4378
4379 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4380         .start = slab_start,
4381         .next = slab_next,
4382         .stop = slab_stop,
4383         .show = leaks_show,
4384 };
4385
4386 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4387 {
4388         unsigned long *n;
4389
4390         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4391         if (!n)
4392                 return -ENOMEM;
4393
4394         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4395
4396         return 0;
4397 }
4398
4399 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4400         .open           = slabstats_open,
4401         .read           = seq_read,
4402         .llseek         = seq_lseek,
4403         .release        = seq_release_private,
4404 };
4405 #endif
4406
4407 static int __init slab_proc_init(void)
4408 {
4409 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4410         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4411 #endif
4412         return 0;
4413 }
4414 module_init(slab_proc_init);
4415
4416 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4417 /*
4418  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4419  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4420  * cache's usercopy region.
4421  *
4422  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4423  * to indicate an error.
4424  */
4425 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4426                          bool to_user)
4427 {
4428         struct kmem_cache *cachep;
4429         unsigned int objnr;
4430         unsigned long offset;
4431
4432         /* Find and validate object. */
4433         cachep = page->slab_cache;
4434         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4435         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4436
4437         /* Find offset within object. */
4438         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4439
4440         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4441         if (offset >= cachep->useroffset &&
4442             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4443             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4444                 return;
4445
4446         /*
4447          * If the copy is still within the allocated object, produce
4448          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4449          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4450          * whitelists.
4451          */
4452         if (usercopy_fallback &&
4453             offset <= cachep->object_size &&
4454             n <= cachep->object_size - offset) {
4455                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4456                 return;
4457         }
4458
4459         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4460 }
4461 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4462
4463 /**
4464  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4465  * @objp: Pointer to the object
4466  *
4467  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4468  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4469  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4470  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4471  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4472  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4473  * must not be freed during the duration of the call.
4474  */
4475 size_t ksize(const void *objp)
4476 {
4477         size_t size;
4478
4479         BUG_ON(!objp);
4480         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4481                 return 0;
4482
4483         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4484         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4485          * so we need to unpoison this area.
4486          */
4487         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4488
4489         return size;
4490 }
4491 EXPORT_SYMBOL(ksize);