Merge tag 'usb-6.3-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/usb
[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/kfence.h>
104 #include        <linux/cpu.h>
105 #include        <linux/sysctl.h>
106 #include        <linux/module.h>
107 #include        <linux/rcupdate.h>
108 #include        <linux/string.h>
109 #include        <linux/uaccess.h>
110 #include        <linux/nodemask.h>
111 #include        <linux/kmemleak.h>
112 #include        <linux/mempolicy.h>
113 #include        <linux/mutex.h>
114 #include        <linux/fault-inject.h>
115 #include        <linux/rtmutex.h>
116 #include        <linux/reciprocal_div.h>
117 #include        <linux/debugobjects.h>
118 #include        <linux/memory.h>
119 #include        <linux/prefetch.h>
120 #include        <linux/sched/task_stack.h>
121
122 #include        <net/sock.h>
123
124 #include        <asm/cacheflush.h>
125 #include        <asm/tlbflush.h>
126 #include        <asm/page.h>
127
128 #include <trace/events/kmem.h>
129
130 #include        "internal.h"
131
132 #include        "slab.h"
133
134 /*
135  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
136  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
137  *
138  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
139  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
140  *
141  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
142  */
143
144 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
145 #define DEBUG           1
146 #define STATS           1
147 #define FORCED_DEBUG    1
148 #else
149 #define DEBUG           0
150 #define STATS           0
151 #define FORCED_DEBUG    0
152 #endif
153
154 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
155 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
156 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
157
158 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
159 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
160 #endif
161
162 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
163                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
164
165 #if FREELIST_BYTE_INDEX
166 typedef unsigned char freelist_idx_t;
167 #else
168 typedef unsigned short freelist_idx_t;
169 #endif
170
171 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
172
173 /*
174  * struct array_cache
175  *
176  * Purpose:
177  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
178  * - reduce the number of linked list operations
179  * - reduce spinlock operations
180  *
181  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
182  * footprint.
183  *
184  */
185 struct array_cache {
186         unsigned int avail;
187         unsigned int limit;
188         unsigned int batchcount;
189         unsigned int touched;
190         void *entry[];  /*
191                          * Must have this definition in here for the proper
192                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
193                          * the entries.
194                          */
195 };
196
197 struct alien_cache {
198         spinlock_t lock;
199         struct array_cache ac;
200 };
201
202 /*
203  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
204  */
205 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
206 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
207 #define CACHE_CACHE 0
208 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
209
210 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
211                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
212 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
213                         int node, struct list_head *list);
214 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
215 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
216 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
217
218 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
219                                                 void **list);
220 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
221                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
222                                 void **list);
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         raw_spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnecessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x, y)  ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x, y)  do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long *) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 /*
366  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
367  * overridden on the command line.
368  */
369 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
370 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
371 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
372 static bool slab_max_order_set __initdata;
373
374 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache,
375                                  const struct slab *slab, unsigned int idx)
376 {
377         return slab->s_mem + cache->size * idx;
378 }
379
380 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
381 /* internal cache of cache description objs */
382 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
383         .batchcount = 1,
384         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
385         .shared = 1,
386         .size = sizeof(struct kmem_cache),
387         .name = "kmem_cache",
388 };
389
390 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
391
392 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
393 {
394         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
395 }
396
397 /*
398  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
399  */
400 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
401                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
402 {
403         unsigned int num;
404         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
405
406         /*
407          * The slab management structure can be either off the slab or
408          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
409          * slab is used for:
410          *
411          * - @buffer_size bytes for each object
412          * - One freelist_idx_t for each object
413          *
414          * We don't need to consider alignment of freelist because
415          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
416          * at the correct alignment.
417          *
418          * If the slab management structure is off the slab, then the
419          * alignment will already be calculated into the size. Because
420          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
421          * correct alignment when allocated.
422          */
423         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
424                 num = slab_size / buffer_size;
425                 *left_over = slab_size % buffer_size;
426         } else {
427                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
428                 *left_over = slab_size %
429                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
430         }
431
432         return num;
433 }
434
435 #if DEBUG
436 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
437
438 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
439                         char *msg)
440 {
441         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
442                function, cachep->name, msg);
443         dump_stack();
444         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
445 }
446 #endif
447
448 /*
449  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
450  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
451  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
452  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
453  * line
454   */
455
456 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
457 static int __init noaliencache_setup(char *s)
458 {
459         use_alien_caches = 0;
460         return 1;
461 }
462 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
463
464 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
465 {
466         get_option(&str, &slab_max_order);
467         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
468                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
469         slab_max_order_set = true;
470
471         return 1;
472 }
473 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
474
475 #ifdef CONFIG_NUMA
476 /*
477  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
478  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
479  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
480  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
481  */
482 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
483
484 static void init_reap_node(int cpu)
485 {
486         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
487                                                     node_online_map);
488 }
489
490 static void next_reap_node(void)
491 {
492         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
493
494         node = next_node_in(node, node_online_map);
495         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
496 }
497
498 #else
499 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
500 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
501 #endif
502
503 /*
504  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
505  * via the workqueue/eventd.
506  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
507  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
508  * lock.
509  */
510 static void start_cpu_timer(int cpu)
511 {
512         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
513
514         if (reap_work->work.func == NULL) {
515                 init_reap_node(cpu);
516                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
517                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
518                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
519         }
520 }
521
522 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
523 {
524         if (ac) {
525                 ac->avail = 0;
526                 ac->limit = limit;
527                 ac->batchcount = batch;
528                 ac->touched = 0;
529         }
530 }
531
532 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
533                                             int batchcount, gfp_t gfp)
534 {
535         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
536         struct array_cache *ac = NULL;
537
538         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
539         /*
540          * The array_cache structures contain pointers to free object.
541          * However, when such objects are allocated or transferred to another
542          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
543          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
544          * not scan such objects.
545          */
546         kmemleak_no_scan(ac);
547         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
548         return ac;
549 }
550
551 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
552                                         struct slab *slab, void *objp)
553 {
554         struct kmem_cache_node *n;
555         int slab_node;
556         LIST_HEAD(list);
557
558         slab_node = slab_nid(slab);
559         n = get_node(cachep, slab_node);
560
561         raw_spin_lock(&n->list_lock);
562         free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
563         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
564
565         slabs_destroy(cachep, &list);
566 }
567
568 /*
569  * Transfer objects in one arraycache to another.
570  * Locking must be handled by the caller.
571  *
572  * Return the number of entries transferred.
573  */
574 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
575                 struct array_cache *from, unsigned int max)
576 {
577         /* Figure out how many entries to transfer */
578         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
579
580         if (!nr)
581                 return 0;
582
583         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail - nr,
584                         sizeof(void *) *nr);
585
586         from->avail -= nr;
587         to->avail += nr;
588         return nr;
589 }
590
591 /* &alien->lock must be held by alien callers. */
592 static __always_inline void __free_one(struct array_cache *ac, void *objp)
593 {
594         /* Avoid trivial double-free. */
595         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED) &&
596             WARN_ON_ONCE(ac->avail > 0 && ac->entry[ac->avail - 1] == objp))
597                 return;
598         ac->entry[ac->avail++] = objp;
599 }
600
601 #ifndef CONFIG_NUMA
602
603 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
604 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
605
606 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
607                                                 int limit, gfp_t gfp)
608 {
609         return NULL;
610 }
611
612 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
613 {
614 }
615
616 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
617 {
618         return 0;
619 }
620
621 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
622 {
623         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
624 }
625
626 #else   /* CONFIG_NUMA */
627
628 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
629                                                 int batch, gfp_t gfp)
630 {
631         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
632         struct alien_cache *alc = NULL;
633
634         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
635         if (alc) {
636                 kmemleak_no_scan(alc);
637                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
638                 spin_lock_init(&alc->lock);
639         }
640         return alc;
641 }
642
643 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
644 {
645         struct alien_cache **alc_ptr;
646         int i;
647
648         if (limit > 1)
649                 limit = 12;
650         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
651         if (!alc_ptr)
652                 return NULL;
653
654         for_each_node(i) {
655                 if (i == node || !node_online(i))
656                         continue;
657                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
658                 if (!alc_ptr[i]) {
659                         for (i--; i >= 0; i--)
660                                 kfree(alc_ptr[i]);
661                         kfree(alc_ptr);
662                         return NULL;
663                 }
664         }
665         return alc_ptr;
666 }
667
668 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
669 {
670         int i;
671
672         if (!alc_ptr)
673                 return;
674         for_each_node(i)
675             kfree(alc_ptr[i]);
676         kfree(alc_ptr);
677 }
678
679 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
680                                 struct array_cache *ac, int node,
681                                 struct list_head *list)
682 {
683         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
684
685         if (ac->avail) {
686                 raw_spin_lock(&n->list_lock);
687                 /*
688                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
689                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
690                  * into the free lists and getting them back later.
691                  */
692                 if (n->shared)
693                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
694
695                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
696                 ac->avail = 0;
697                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
698         }
699 }
700
701 /*
702  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
703  */
704 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
705 {
706         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
707
708         if (n->alien) {
709                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
710                 struct array_cache *ac;
711
712                 if (alc) {
713                         ac = &alc->ac;
714                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
715                                 LIST_HEAD(list);
716
717                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
718                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
719                                 slabs_destroy(cachep, &list);
720                         }
721                 }
722         }
723 }
724
725 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
726                                 struct alien_cache **alien)
727 {
728         int i = 0;
729         struct alien_cache *alc;
730         struct array_cache *ac;
731         unsigned long flags;
732
733         for_each_online_node(i) {
734                 alc = alien[i];
735                 if (alc) {
736                         LIST_HEAD(list);
737
738                         ac = &alc->ac;
739                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
740                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
741                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
742                         slabs_destroy(cachep, &list);
743                 }
744         }
745 }
746
747 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
748                                 int node, int slab_node)
749 {
750         struct kmem_cache_node *n;
751         struct alien_cache *alien = NULL;
752         struct array_cache *ac;
753         LIST_HEAD(list);
754
755         n = get_node(cachep, node);
756         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
757         if (n->alien && n->alien[slab_node]) {
758                 alien = n->alien[slab_node];
759                 ac = &alien->ac;
760                 spin_lock(&alien->lock);
761                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
762                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
763                         __drain_alien_cache(cachep, ac, slab_node, &list);
764                 }
765                 __free_one(ac, objp);
766                 spin_unlock(&alien->lock);
767                 slabs_destroy(cachep, &list);
768         } else {
769                 n = get_node(cachep, slab_node);
770                 raw_spin_lock(&n->list_lock);
771                 free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
772                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
773                 slabs_destroy(cachep, &list);
774         }
775         return 1;
776 }
777
778 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
779 {
780         int slab_node = slab_nid(virt_to_slab(objp));
781         int node = numa_mem_id();
782         /*
783          * Make sure we are not freeing an object from another node to the array
784          * cache on this cpu.
785          */
786         if (likely(node == slab_node))
787                 return 0;
788
789         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, slab_node);
790 }
791
792 /*
793  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
794  * warn about failures.
795  */
796 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
797 {
798         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
799 }
800 #endif
801
802 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
803 {
804         struct kmem_cache_node *n;
805
806         /*
807          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
808          * begin anything. Make sure some other cpu on this
809          * node has not already allocated this
810          */
811         n = get_node(cachep, node);
812         if (n) {
813                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
814                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
815                                 cachep->num;
816                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
817
818                 return 0;
819         }
820
821         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
822         if (!n)
823                 return -ENOMEM;
824
825         kmem_cache_node_init(n);
826         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
827                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
828
829         n->free_limit =
830                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
831
832         /*
833          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
834          * come and go.  slab_mutex provides sufficient
835          * protection here.
836          */
837         cachep->node[node] = n;
838
839         return 0;
840 }
841
842 #if defined(CONFIG_NUMA) || defined(CONFIG_SMP)
843 /*
844  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
845  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
846  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
847  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodes are not replaced if
848  * already in use.
849  *
850  * Must hold slab_mutex.
851  */
852 static int init_cache_node_node(int node)
853 {
854         int ret;
855         struct kmem_cache *cachep;
856
857         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
858                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
859                 if (ret)
860                         return ret;
861         }
862
863         return 0;
864 }
865 #endif
866
867 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
868                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
869 {
870         int ret = -ENOMEM;
871         struct kmem_cache_node *n;
872         struct array_cache *old_shared = NULL;
873         struct array_cache *new_shared = NULL;
874         struct alien_cache **new_alien = NULL;
875         LIST_HEAD(list);
876
877         if (use_alien_caches) {
878                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
879                 if (!new_alien)
880                         goto fail;
881         }
882
883         if (cachep->shared) {
884                 new_shared = alloc_arraycache(node,
885                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
886                 if (!new_shared)
887                         goto fail;
888         }
889
890         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
891         if (ret)
892                 goto fail;
893
894         n = get_node(cachep, node);
895         raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
896         if (n->shared && force_change) {
897                 free_block(cachep, n->shared->entry,
898                                 n->shared->avail, node, &list);
899                 n->shared->avail = 0;
900         }
901
902         if (!n->shared || force_change) {
903                 old_shared = n->shared;
904                 n->shared = new_shared;
905                 new_shared = NULL;
906         }
907
908         if (!n->alien) {
909                 n->alien = new_alien;
910                 new_alien = NULL;
911         }
912
913         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
914         slabs_destroy(cachep, &list);
915
916         /*
917          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
918          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
919          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
920          * freed after synchronize_rcu().
921          */
922         if (old_shared && force_change)
923                 synchronize_rcu();
924
925 fail:
926         kfree(old_shared);
927         kfree(new_shared);
928         free_alien_cache(new_alien);
929
930         return ret;
931 }
932
933 #ifdef CONFIG_SMP
934
935 static void cpuup_canceled(long cpu)
936 {
937         struct kmem_cache *cachep;
938         struct kmem_cache_node *n = NULL;
939         int node = cpu_to_mem(cpu);
940         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
941
942         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
943                 struct array_cache *nc;
944                 struct array_cache *shared;
945                 struct alien_cache **alien;
946                 LIST_HEAD(list);
947
948                 n = get_node(cachep, node);
949                 if (!n)
950                         continue;
951
952                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
953
954                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
955                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
956
957                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
958                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
959                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
960                 nc->avail = 0;
961
962                 if (!cpumask_empty(mask)) {
963                         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
964                         goto free_slab;
965                 }
966
967                 shared = n->shared;
968                 if (shared) {
969                         free_block(cachep, shared->entry,
970                                    shared->avail, node, &list);
971                         n->shared = NULL;
972                 }
973
974                 alien = n->alien;
975                 n->alien = NULL;
976
977                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
978
979                 kfree(shared);
980                 if (alien) {
981                         drain_alien_cache(cachep, alien);
982                         free_alien_cache(alien);
983                 }
984
985 free_slab:
986                 slabs_destroy(cachep, &list);
987         }
988         /*
989          * In the previous loop, all the objects were freed to
990          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
991          * shrink each nodelist to its limit.
992          */
993         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
994                 n = get_node(cachep, node);
995                 if (!n)
996                         continue;
997                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
998         }
999 }
1000
1001 static int cpuup_prepare(long cpu)
1002 {
1003         struct kmem_cache *cachep;
1004         int node = cpu_to_mem(cpu);
1005         int err;
1006
1007         /*
1008          * We need to do this right in the beginning since
1009          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1010          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1011          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1012          */
1013         err = init_cache_node_node(node);
1014         if (err < 0)
1015                 goto bad;
1016
1017         /*
1018          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1019          * array caches
1020          */
1021         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1022                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1023                 if (err)
1024                         goto bad;
1025         }
1026
1027         return 0;
1028 bad:
1029         cpuup_canceled(cpu);
1030         return -ENOMEM;
1031 }
1032
1033 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1034 {
1035         int err;
1036
1037         mutex_lock(&slab_mutex);
1038         err = cpuup_prepare(cpu);
1039         mutex_unlock(&slab_mutex);
1040         return err;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1045  * offline.
1046  *
1047  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1048  * kmem_cache_node of any cache. This is to avoid a race between cpu_down, and
1049  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1050  * the cpu going down.  The kmem_cache_node structure is usually allocated from
1051  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1052  */
1053 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1054 {
1055         mutex_lock(&slab_mutex);
1056         cpuup_canceled(cpu);
1057         mutex_unlock(&slab_mutex);
1058         return 0;
1059 }
1060 #endif
1061
1062 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1063 {
1064         start_cpu_timer(cpu);
1065         return 0;
1066 }
1067
1068 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1069 {
1070         /*
1071          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1072          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1073          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1074          * timer.
1075          */
1076         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1077         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1078         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 #if defined(CONFIG_NUMA)
1083 /*
1084  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1085  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1086  * removed.
1087  *
1088  * Must hold slab_mutex.
1089  */
1090 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1091 {
1092         struct kmem_cache *cachep;
1093         int ret = 0;
1094
1095         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1096                 struct kmem_cache_node *n;
1097
1098                 n = get_node(cachep, node);
1099                 if (!n)
1100                         continue;
1101
1102                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1103
1104                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1105                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1106                         ret = -EBUSY;
1107                         break;
1108                 }
1109         }
1110         return ret;
1111 }
1112
1113 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1114                                         unsigned long action, void *arg)
1115 {
1116         struct memory_notify *mnb = arg;
1117         int ret = 0;
1118         int nid;
1119
1120         nid = mnb->status_change_nid;
1121         if (nid < 0)
1122                 goto out;
1123
1124         switch (action) {
1125         case MEM_GOING_ONLINE:
1126                 mutex_lock(&slab_mutex);
1127                 ret = init_cache_node_node(nid);
1128                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1129                 break;
1130         case MEM_GOING_OFFLINE:
1131                 mutex_lock(&slab_mutex);
1132                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1133                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1134                 break;
1135         case MEM_ONLINE:
1136         case MEM_OFFLINE:
1137         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1138         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1139                 break;
1140         }
1141 out:
1142         return notifier_from_errno(ret);
1143 }
1144 #endif /* CONFIG_NUMA */
1145
1146 /*
1147  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1148  */
1149 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1150                                 int nodeid)
1151 {
1152         struct kmem_cache_node *ptr;
1153
1154         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1155         BUG_ON(!ptr);
1156
1157         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1158         /*
1159          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1160          */
1161         raw_spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1162
1163         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1164         cachep->node[nodeid] = ptr;
1165 }
1166
1167 /*
1168  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1169  * size of kmem_cache_node.
1170  */
1171 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1172 {
1173         int node;
1174
1175         for_each_online_node(node) {
1176                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1177                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1178                     REAPTIMEOUT_NODE +
1179                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1180         }
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1185  * before smp_init().
1186  */
1187 void __init kmem_cache_init(void)
1188 {
1189         int i;
1190
1191         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1192
1193         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1194                 use_alien_caches = 0;
1195
1196         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1197                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1198
1199         /*
1200          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1201          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1202          * not overridden on the command line.
1203          */
1204         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1205                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1206
1207         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1208          * from caches that do not exist yet:
1209          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1210          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1211          *    kmem_cache is statically allocated.
1212          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1213          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1214          *    array at the end of the bootstrap.
1215          * 2) Create the first kmalloc cache.
1216          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1217          *    An __init data area is used for the head array.
1218          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1219          *    head arrays.
1220          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1221          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1222          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1223          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1224          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1225          */
1226
1227         /* 1) create the kmem_cache */
1228
1229         /*
1230          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1231          */
1232         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1233                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1234                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1235                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1236         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1237         slab_state = PARTIAL;
1238
1239         /*
1240          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1241          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1242          */
1243         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1244                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name[KMALLOC_NORMAL],
1245                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].size,
1246                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS, 0,
1247                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].size);
1248         slab_state = PARTIAL_NODE;
1249         setup_kmalloc_cache_index_table();
1250
1251         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1252         {
1253                 int nid;
1254
1255                 for_each_online_node(nid) {
1256                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1257
1258                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1259                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1260                 }
1261         }
1262
1263         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1264 }
1265
1266 void __init kmem_cache_init_late(void)
1267 {
1268         struct kmem_cache *cachep;
1269
1270         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1271         mutex_lock(&slab_mutex);
1272         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1273                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1274                         BUG();
1275         mutex_unlock(&slab_mutex);
1276
1277         /* Done! */
1278         slab_state = FULL;
1279
1280 #ifdef CONFIG_NUMA
1281         /*
1282          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1283          * node.
1284          */
1285         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1286 #endif
1287
1288         /*
1289          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1290          * of the kernel is not yet operational.
1291          */
1292 }
1293
1294 static int __init cpucache_init(void)
1295 {
1296         int ret;
1297
1298         /*
1299          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1300          */
1301         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1302                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1303         WARN_ON(ret < 0);
1304
1305         return 0;
1306 }
1307 __initcall(cpucache_init);
1308
1309 static noinline void
1310 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1311 {
1312 #if DEBUG
1313         struct kmem_cache_node *n;
1314         unsigned long flags;
1315         int node;
1316         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1317                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1318
1319         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1320                 return;
1321
1322         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1323                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1324         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1325                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1326
1327         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1328                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1329
1330                 raw_spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1331                 total_slabs = n->total_slabs;
1332                 free_slabs = n->free_slabs;
1333                 free_objs = n->free_objects;
1334                 raw_spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1335
1336                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1337                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1338                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1339                         total_slabs * cachep->num);
1340         }
1341 #endif
1342 }
1343
1344 /*
1345  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1346  * kmem_cache_node ->list_lock.
1347  *
1348  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1349  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1350  * would be relatively rare and ignorable.
1351  */
1352 static struct slab *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1353                                                                 int nodeid)
1354 {
1355         struct folio *folio;
1356         struct slab *slab;
1357
1358         flags |= cachep->allocflags;
1359
1360         folio = (struct folio *) __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1361         if (!folio) {
1362                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1363                 return NULL;
1364         }
1365
1366         slab = folio_slab(folio);
1367
1368         account_slab(slab, cachep->gfporder, cachep, flags);
1369         __folio_set_slab(folio);
1370         /* Make the flag visible before any changes to folio->mapping */
1371         smp_wmb();
1372         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1373         if (sk_memalloc_socks() && folio_is_pfmemalloc(folio))
1374                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1375
1376         return slab;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Interface to system's page release.
1381  */
1382 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1383 {
1384         int order = cachep->gfporder;
1385         struct folio *folio = slab_folio(slab);
1386
1387         BUG_ON(!folio_test_slab(folio));
1388         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
1389         page_mapcount_reset(&folio->page);
1390         folio->mapping = NULL;
1391         /* Make the mapping reset visible before clearing the flag */
1392         smp_wmb();
1393         __folio_clear_slab(folio);
1394
1395         if (current->reclaim_state)
1396                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += 1 << order;
1397         unaccount_slab(slab, order, cachep);
1398         __free_pages(&folio->page, order);
1399 }
1400
1401 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1402 {
1403         struct kmem_cache *cachep;
1404         struct slab *slab;
1405
1406         slab = container_of(head, struct slab, rcu_head);
1407         cachep = slab->slab_cache;
1408
1409         kmem_freepages(cachep, slab);
1410 }
1411
1412 #if DEBUG
1413 static inline bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1414 {
1415         return debug_pagealloc_enabled_static() && OFF_SLAB(cachep) &&
1416                         ((cachep->size % PAGE_SIZE) == 0);
1417 }
1418
1419 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1420 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int map)
1421 {
1422         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1423                 return;
1424
1425         __kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1426 }
1427
1428 #else
1429 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1430                                 int map) {}
1431
1432 #endif
1433
1434 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1435 {
1436         int size = cachep->object_size;
1437         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1438
1439         memset(addr, val, size);
1440         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1441 }
1442
1443 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1444 {
1445         int i;
1446         unsigned char error = 0;
1447         int bad_count = 0;
1448
1449         pr_err("%03x: ", offset);
1450         for (i = 0; i < limit; i++) {
1451                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1452                         error = data[offset + i];
1453                         bad_count++;
1454                 }
1455         }
1456         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1457                         &data[offset], limit, 1);
1458
1459         if (bad_count == 1) {
1460                 error ^= POISON_FREE;
1461                 if (!(error & (error - 1))) {
1462                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1463 #ifdef CONFIG_X86
1464                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1465 #else
1466                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1467 #endif
1468                 }
1469         }
1470 }
1471 #endif
1472
1473 #if DEBUG
1474
1475 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1476 {
1477         int i, size;
1478         char *realobj;
1479
1480         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1481                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1482                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1483                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1484         }
1485
1486         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1487                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1488         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1489         size = cachep->object_size;
1490         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1491                 int limit;
1492                 limit = 16;
1493                 if (i + limit > size)
1494                         limit = size - i;
1495                 dump_line(realobj, i, limit);
1496         }
1497 }
1498
1499 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1500 {
1501         char *realobj;
1502         int size, i;
1503         int lines = 0;
1504
1505         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1506                 return;
1507
1508         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1509         size = cachep->object_size;
1510
1511         for (i = 0; i < size; i++) {
1512                 char exp = POISON_FREE;
1513                 if (i == size - 1)
1514                         exp = POISON_END;
1515                 if (realobj[i] != exp) {
1516                         int limit;
1517                         /* Mismatch ! */
1518                         /* Print header */
1519                         if (lines == 0) {
1520                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1521                                        print_tainted(), cachep->name,
1522                                        realobj, size);
1523                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1524                         }
1525                         /* Hexdump the affected line */
1526                         i = (i / 16) * 16;
1527                         limit = 16;
1528                         if (i + limit > size)
1529                                 limit = size - i;
1530                         dump_line(realobj, i, limit);
1531                         i += 16;
1532                         lines++;
1533                         /* Limit to 5 lines */
1534                         if (lines > 5)
1535                                 break;
1536                 }
1537         }
1538         if (lines != 0) {
1539                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1540                  * exist:
1541                  */
1542                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
1543                 unsigned int objnr;
1544
1545                 objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
1546                 if (objnr) {
1547                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr - 1);
1548                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1549                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1550                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1551                 }
1552                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1553                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr + 1);
1554                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1555                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1556                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1557                 }
1558         }
1559 }
1560 #endif
1561
1562 #if DEBUG
1563 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1564                                                 struct slab *slab)
1565 {
1566         int i;
1567
1568         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1569                 poison_obj(cachep, slab->freelist - obj_offset(cachep),
1570                         POISON_FREE);
1571         }
1572
1573         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1574                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
1575
1576                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1577                         check_poison_obj(cachep, objp);
1578                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
1579                 }
1580                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1581                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1582                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1583                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1584                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1585                 }
1586         }
1587 }
1588 #else
1589 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1590                                                 struct slab *slab)
1591 {
1592 }
1593 #endif
1594
1595 /**
1596  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1597  * @cachep: cache pointer being destroyed
1598  * @slab: slab being destroyed
1599  *
1600  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1601  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache. The
1602  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1603  */
1604 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1605 {
1606         void *freelist;
1607
1608         freelist = slab->freelist;
1609         slab_destroy_debugcheck(cachep, slab);
1610         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1611                 call_rcu(&slab->rcu_head, kmem_rcu_free);
1612         else
1613                 kmem_freepages(cachep, slab);
1614
1615         /*
1616          * From now on, we don't use freelist
1617          * although actual page can be freed in rcu context
1618          */
1619         if (OFF_SLAB(cachep))
1620                 kfree(freelist);
1621 }
1622
1623 /*
1624  * Update the size of the caches before calling slabs_destroy as it may
1625  * recursively call kfree.
1626  */
1627 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1628 {
1629         struct slab *slab, *n;
1630
1631         list_for_each_entry_safe(slab, n, list, slab_list) {
1632                 list_del(&slab->slab_list);
1633                 slab_destroy(cachep, slab);
1634         }
1635 }
1636
1637 /**
1638  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1639  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1640  * @size: size of objects to be created in this cache.
1641  * @flags: slab allocation flags
1642  *
1643  * Also calculates the number of objects per slab.
1644  *
1645  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1646  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1647  * towards high-order requests, this should be changed.
1648  *
1649  * Return: number of left-over bytes in a slab
1650  */
1651 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1652                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1653 {
1654         size_t left_over = 0;
1655         int gfporder;
1656
1657         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1658                 unsigned int num;
1659                 size_t remainder;
1660
1661                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1662                 if (!num)
1663                         continue;
1664
1665                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1666                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1667                         break;
1668
1669                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1670                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1671                         size_t freelist_size;
1672                         size_t freelist_cache_size;
1673
1674                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1675                         if (freelist_size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE) {
1676                                 freelist_cache_size = PAGE_SIZE << get_order(freelist_size);
1677                         } else {
1678                                 freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1679                                 if (!freelist_cache)
1680                                         continue;
1681                                 freelist_cache_size = freelist_cache->size;
1682
1683                                 /*
1684                                  * Needed to avoid possible looping condition
1685                                  * in cache_grow_begin()
1686                                  */
1687                                 if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1688                                         continue;
1689                         }
1690
1691                         /* check if off slab has enough benefit */
1692                         if (freelist_cache_size > cachep->size / 2)
1693                                 continue;
1694                 }
1695
1696                 /* Found something acceptable - save it away */
1697                 cachep->num = num;
1698                 cachep->gfporder = gfporder;
1699                 left_over = remainder;
1700
1701                 /*
1702                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1703                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1704                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1705                  */
1706                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1707                         break;
1708
1709                 /*
1710                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1711                  * currently bad for the gfp()s.
1712                  */
1713                 if (gfporder >= slab_max_order)
1714                         break;
1715
1716                 /*
1717                  * Acceptable internal fragmentation?
1718                  */
1719                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1720                         break;
1721         }
1722         return left_over;
1723 }
1724
1725 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1726                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1727 {
1728         int cpu;
1729         size_t size;
1730         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1731
1732         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1733         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1734
1735         if (!cpu_cache)
1736                 return NULL;
1737
1738         for_each_possible_cpu(cpu) {
1739                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1740                                 entries, batchcount);
1741         }
1742
1743         return cpu_cache;
1744 }
1745
1746 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1747 {
1748         if (slab_state >= FULL)
1749                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1750
1751         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1752         if (!cachep->cpu_cache)
1753                 return 1;
1754
1755         if (slab_state == DOWN) {
1756                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1757                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1758         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1759                 /* For kmem_cache_node */
1760                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1761         } else {
1762                 int node;
1763
1764                 for_each_online_node(node) {
1765                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1766                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1767                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1768                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1769                 }
1770         }
1771
1772         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1773                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1774                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1775
1776         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1777         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1778         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1779         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1780         cachep->batchcount = 1;
1781         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1782         return 0;
1783 }
1784
1785 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1786         slab_flags_t flags, const char *name)
1787 {
1788         return flags;
1789 }
1790
1791 struct kmem_cache *
1792 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1793                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1794 {
1795         struct kmem_cache *cachep;
1796
1797         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1798         if (cachep) {
1799                 cachep->refcount++;
1800
1801                 /*
1802                  * Adjust the object sizes so that we clear
1803                  * the complete object on kzalloc.
1804                  */
1805                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1806         }
1807         return cachep;
1808 }
1809
1810 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1811                         size_t size, slab_flags_t flags)
1812 {
1813         size_t left;
1814
1815         cachep->num = 0;
1816
1817         /*
1818          * If slab auto-initialization on free is enabled, store the freelist
1819          * off-slab, so that its contents don't end up in one of the allocated
1820          * objects.
1821          */
1822         if (unlikely(slab_want_init_on_free(cachep)))
1823                 return false;
1824
1825         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1826                 return false;
1827
1828         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1829                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1830         if (!cachep->num)
1831                 return false;
1832
1833         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1834                 return false;
1835
1836         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1837
1838         return true;
1839 }
1840
1841 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1842                         size_t size, slab_flags_t flags)
1843 {
1844         size_t left;
1845
1846         cachep->num = 0;
1847
1848         /*
1849          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1850          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1851          */
1852         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1853                 return false;
1854
1855         /*
1856          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1857          * off-slab (should allow better packing of objs).
1858          */
1859         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1860         if (!cachep->num)
1861                 return false;
1862
1863         /*
1864          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1865          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1866          */
1867         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1868                 return false;
1869
1870         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1871
1872         return true;
1873 }
1874
1875 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1876                         size_t size, slab_flags_t flags)
1877 {
1878         size_t left;
1879
1880         cachep->num = 0;
1881
1882         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1883         if (!cachep->num)
1884                 return false;
1885
1886         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1887
1888         return true;
1889 }
1890
1891 /**
1892  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1893  * @cachep: cache management descriptor
1894  * @flags: SLAB flags
1895  *
1896  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1897  * Cannot be called within an int, but can be interrupted.
1898  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1899  *
1900  * The flags are
1901  *
1902  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1903  * to catch references to uninitialised memory.
1904  *
1905  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1906  * for buffer overruns.
1907  *
1908  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1909  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1910  * as davem.
1911  *
1912  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1913  */
1914 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1915 {
1916         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1917         gfp_t gfp;
1918         int err;
1919         unsigned int size = cachep->size;
1920
1921 #if DEBUG
1922 #if FORCED_DEBUG
1923         /*
1924          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1925          * large objects, if the increased size would increase the object size
1926          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1927          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1928          */
1929         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1930                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1931                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1932         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1933                 flags |= SLAB_POISON;
1934 #endif
1935 #endif
1936
1937         /*
1938          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1939          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1940          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1941          */
1942         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1943
1944         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1945                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1946                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1947                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1948                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1949         }
1950
1951         /* 3) caller mandated alignment */
1952         if (ralign < cachep->align) {
1953                 ralign = cachep->align;
1954         }
1955         /* disable debug if necessary */
1956         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1957                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1958         /*
1959          * 4) Store it.
1960          */
1961         cachep->align = ralign;
1962         cachep->colour_off = cache_line_size();
1963         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1964         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1965                 cachep->colour_off = cachep->align;
1966
1967         if (slab_is_available())
1968                 gfp = GFP_KERNEL;
1969         else
1970                 gfp = GFP_NOWAIT;
1971
1972 #if DEBUG
1973
1974         /*
1975          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
1976          * into align above.
1977          */
1978         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1979                 /* add space for red zone words */
1980                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
1981                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
1982         }
1983         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
1984                 /* user store requires one word storage behind the end of
1985                  * the real object. But if the second red zone needs to be
1986                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
1987                  */
1988                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
1989                         size += REDZONE_ALIGN;
1990                 else
1991                         size += BYTES_PER_WORD;
1992         }
1993 #endif
1994
1995         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
1996
1997         size = ALIGN(size, cachep->align);
1998         /*
1999          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2000          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2001          */
2002         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2003                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2004
2005 #if DEBUG
2006         /*
2007          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2008          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2009          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2010          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2011          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2012          */
2013         if (debug_pagealloc_enabled_static() && (flags & SLAB_POISON) &&
2014                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2015                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2016                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2017
2018                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2019                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2020                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2021                                 size = tmp_size;
2022                                 goto done;
2023                         }
2024                 }
2025         }
2026 #endif
2027
2028         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2029                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2030                 goto done;
2031         }
2032
2033         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2034                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2035                 goto done;
2036         }
2037
2038         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2039                 goto done;
2040
2041         return -E2BIG;
2042
2043 done:
2044         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2045         cachep->flags = flags;
2046         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2047         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2048                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2049         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2050                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2051         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2052                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2053         cachep->size = size;
2054         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2055
2056 #if DEBUG
2057         /*
2058          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2059          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2060          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2061          */
2062         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2063                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2064                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2065                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2066 #endif
2067
2068         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2069         if (err) {
2070                 __kmem_cache_release(cachep);
2071                 return err;
2072         }
2073
2074         return 0;
2075 }
2076
2077 #if DEBUG
2078 static void check_irq_off(void)
2079 {
2080         BUG_ON(!irqs_disabled());
2081 }
2082
2083 static void check_irq_on(void)
2084 {
2085         BUG_ON(irqs_disabled());
2086 }
2087
2088 static void check_mutex_acquired(void)
2089 {
2090         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2091 }
2092
2093 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2094 {
2095 #ifdef CONFIG_SMP
2096         check_irq_off();
2097         assert_raw_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2098 #endif
2099 }
2100
2101 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2102 {
2103 #ifdef CONFIG_SMP
2104         check_irq_off();
2105         assert_raw_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2106 #endif
2107 }
2108
2109 #else
2110 #define check_irq_off() do { } while(0)
2111 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2112 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2113 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2114 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2115 #endif
2116
2117 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2118                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2119 {
2120         int tofree;
2121
2122         if (!ac || !ac->avail)
2123                 return;
2124
2125         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2126         if (tofree > ac->avail)
2127                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2128
2129         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2130         ac->avail -= tofree;
2131         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2132 }
2133
2134 static void do_drain(void *arg)
2135 {
2136         struct kmem_cache *cachep = arg;
2137         struct array_cache *ac;
2138         int node = numa_mem_id();
2139         struct kmem_cache_node *n;
2140         LIST_HEAD(list);
2141
2142         check_irq_off();
2143         ac = cpu_cache_get(cachep);
2144         n = get_node(cachep, node);
2145         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2146         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2147         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2148         ac->avail = 0;
2149         slabs_destroy(cachep, &list);
2150 }
2151
2152 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2153 {
2154         struct kmem_cache_node *n;
2155         int node;
2156         LIST_HEAD(list);
2157
2158         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2159         check_irq_on();
2160         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2161                 if (n->alien)
2162                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2163
2164         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2165                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
2166                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2167                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2168
2169                 slabs_destroy(cachep, &list);
2170         }
2171 }
2172
2173 /*
2174  * Remove slabs from the list of free slabs.
2175  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2176  *
2177  * Returns the actual number of slabs released.
2178  */
2179 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2180                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2181 {
2182         struct list_head *p;
2183         int nr_freed;
2184         struct slab *slab;
2185
2186         nr_freed = 0;
2187         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2188
2189                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
2190                 p = n->slabs_free.prev;
2191                 if (p == &n->slabs_free) {
2192                         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2193                         goto out;
2194                 }
2195
2196                 slab = list_entry(p, struct slab, slab_list);
2197                 list_del(&slab->slab_list);
2198                 n->free_slabs--;
2199                 n->total_slabs--;
2200                 /*
2201                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2202                  * to the cache.
2203                  */
2204                 n->free_objects -= cache->num;
2205                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2206                 slab_destroy(cache, slab);
2207                 nr_freed++;
2208
2209                 cond_resched();
2210         }
2211 out:
2212         return nr_freed;
2213 }
2214
2215 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2216 {
2217         int node;
2218         struct kmem_cache_node *n;
2219
2220         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2221                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2222                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2223                         return false;
2224         return true;
2225 }
2226
2227 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2228 {
2229         int ret = 0;
2230         int node;
2231         struct kmem_cache_node *n;
2232
2233         drain_cpu_caches(cachep);
2234
2235         check_irq_on();
2236         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2237                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2238
2239                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2240                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2241         }
2242         return (ret ? 1 : 0);
2243 }
2244
2245 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2246 {
2247         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2248 }
2249
2250 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2251 {
2252         int i;
2253         struct kmem_cache_node *n;
2254
2255         cache_random_seq_destroy(cachep);
2256
2257         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2258
2259         /* NUMA: free the node structures */
2260         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2261                 kfree(n->shared);
2262                 free_alien_cache(n->alien);
2263                 kfree(n);
2264                 cachep->node[i] = NULL;
2265         }
2266 }
2267
2268 /*
2269  * Get the memory for a slab management obj.
2270  *
2271  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2272  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2273  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2274  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2275  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2276  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the desired-size one.
2277  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2278  *
2279  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2280  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2281  */
2282 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2283                                    struct slab *slab, int colour_off,
2284                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2285 {
2286         void *freelist;
2287         void *addr = slab_address(slab);
2288
2289         slab->s_mem = addr + colour_off;
2290         slab->active = 0;
2291
2292         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2293                 freelist = NULL;
2294         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2295                 /* Slab management obj is off-slab. */
2296                 freelist = kmalloc_node(cachep->freelist_size,
2297                                               local_flags, nodeid);
2298         } else {
2299                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2300                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2301                                 cachep->freelist_size;
2302         }
2303
2304         return freelist;
2305 }
2306
2307 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct slab *slab, unsigned int idx)
2308 {
2309         return ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[idx];
2310 }
2311
2312 static inline void set_free_obj(struct slab *slab,
2313                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2314 {
2315         ((freelist_idx_t *)(slab->freelist))[idx] = val;
2316 }
2317
2318 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2319 {
2320 #if DEBUG
2321         int i;
2322
2323         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2324                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2325
2326                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2327                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2328
2329                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2330                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2331                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2332                 }
2333                 /*
2334                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2335                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2336                  * They must also be threaded.
2337                  */
2338                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2339                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2340                                                    objp + obj_offset(cachep));
2341                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2342                         kasan_poison_object_data(
2343                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2344                 }
2345
2346                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2347                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2348                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2349                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2350                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2351                 }
2352                 /* need to poison the objs? */
2353                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2354                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2355                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2356                 }
2357         }
2358 #endif
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2362 /* Hold information during a freelist initialization */
2363 union freelist_init_state {
2364         struct {
2365                 unsigned int pos;
2366                 unsigned int *list;
2367                 unsigned int count;
2368         };
2369         struct rnd_state rnd_state;
2370 };
2371
2372 /*
2373  * Initialize the state based on the randomization method available.
2374  * return true if the pre-computed list is available, false otherwise.
2375  */
2376 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2377                                 struct kmem_cache *cachep,
2378                                 unsigned int count)
2379 {
2380         bool ret;
2381         unsigned int rand;
2382
2383         /* Use best entropy available to define a random shift */
2384         rand = get_random_u32();
2385
2386         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2387         if (!cachep->random_seq) {
2388                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2389                 ret = false;
2390         } else {
2391                 state->list = cachep->random_seq;
2392                 state->count = count;
2393                 state->pos = rand % count;
2394                 ret = true;
2395         }
2396         return ret;
2397 }
2398
2399 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2400 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2401 {
2402         if (state->pos >= state->count)
2403                 state->pos = 0;
2404         return state->list[state->pos++];
2405 }
2406
2407 /* Swap two freelist entries */
2408 static void swap_free_obj(struct slab *slab, unsigned int a, unsigned int b)
2409 {
2410         swap(((freelist_idx_t *) slab->freelist)[a],
2411                 ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[b]);
2412 }
2413
2414 /*
2415  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2416  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2417  */
2418 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2419 {
2420         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2421         union freelist_init_state state;
2422         bool precomputed;
2423
2424         if (count < 2)
2425                 return false;
2426
2427         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2428
2429         /* Take a random entry as the objfreelist */
2430         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2431                 if (!precomputed)
2432                         objfreelist = count - 1;
2433                 else
2434                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2435                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, objfreelist) +
2436                                                 obj_offset(cachep);
2437                 count--;
2438         }
2439
2440         /*
2441          * On early boot, generate the list dynamically.
2442          * Later use a pre-computed list for speed.
2443          */
2444         if (!precomputed) {
2445                 for (i = 0; i < count; i++)
2446                         set_free_obj(slab, i, i);
2447
2448                 /* Fisher-Yates shuffle */
2449                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2450                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2451                         rand %= (i + 1);
2452                         swap_free_obj(slab, i, rand);
2453                 }
2454         } else {
2455                 for (i = 0; i < count; i++)
2456                         set_free_obj(slab, i, next_random_slot(&state));
2457         }
2458
2459         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2460                 set_free_obj(slab, cachep->num - 1, objfreelist);
2461
2462         return true;
2463 }
2464 #else
2465 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2466                                 struct slab *slab)
2467 {
2468         return false;
2469 }
2470 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2471
2472 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2473                             struct slab *slab)
2474 {
2475         int i;
2476         void *objp;
2477         bool shuffled;
2478
2479         cache_init_objs_debug(cachep, slab);
2480
2481         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2482         shuffled = shuffle_freelist(cachep, slab);
2483
2484         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2485                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, cachep->num - 1) +
2486                                                 obj_offset(cachep);
2487         }
2488
2489         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2490                 objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2491                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2492
2493                 /* constructor could break poison info */
2494                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2495                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2496                         cachep->ctor(objp);
2497                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2498                 }
2499
2500                 if (!shuffled)
2501                         set_free_obj(slab, i, i);
2502         }
2503 }
2504
2505 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2506 {
2507         void *objp;
2508
2509         objp = index_to_obj(cachep, slab, get_free_obj(slab, slab->active));
2510         slab->active++;
2511
2512         return objp;
2513 }
2514
2515 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2516                         struct slab *slab, void *objp)
2517 {
2518         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2519 #if DEBUG
2520         unsigned int i;
2521
2522         /* Verify double free bug */
2523         for (i = slab->active; i < cachep->num; i++) {
2524                 if (get_free_obj(slab, i) == objnr) {
2525                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2526                                cachep->name, objp);
2527                         BUG();
2528                 }
2529         }
2530 #endif
2531         slab->active--;
2532         if (!slab->freelist)
2533                 slab->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2534
2535         set_free_obj(slab, slab->active, objnr);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2540  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2541  */
2542 static struct slab *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2543                                 gfp_t flags, int nodeid)
2544 {
2545         void *freelist;
2546         size_t offset;
2547         gfp_t local_flags;
2548         int slab_node;
2549         struct kmem_cache_node *n;
2550         struct slab *slab;
2551
2552         /*
2553          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2554          * critical path in kmem_cache_alloc().
2555          */
2556         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2557                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2558
2559         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2560         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2561
2562         check_irq_off();
2563         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2564                 local_irq_enable();
2565
2566         /*
2567          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2568          * 'nodeid'.
2569          */
2570         slab = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2571         if (!slab)
2572                 goto failed;
2573
2574         slab_node = slab_nid(slab);
2575         n = get_node(cachep, slab_node);
2576
2577         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2578         n->colour_next++;
2579         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2580                 n->colour_next = 0;
2581
2582         offset = n->colour_next;
2583         if (offset >= cachep->colour)
2584                 offset = 0;
2585
2586         offset *= cachep->colour_off;
2587
2588         /*
2589          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2590          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2591          * as it should be for slab pages.
2592          */
2593         kasan_poison_slab(slab);
2594
2595         /* Get slab management. */
2596         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, slab, offset,
2597                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, slab_node);
2598         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2599                 goto opps1;
2600
2601         slab->slab_cache = cachep;
2602         slab->freelist = freelist;
2603
2604         cache_init_objs(cachep, slab);
2605
2606         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2607                 local_irq_disable();
2608
2609         return slab;
2610
2611 opps1:
2612         kmem_freepages(cachep, slab);
2613 failed:
2614         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2615                 local_irq_disable();
2616         return NULL;
2617 }
2618
2619 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2620 {
2621         struct kmem_cache_node *n;
2622         void *list = NULL;
2623
2624         check_irq_off();
2625
2626         if (!slab)
2627                 return;
2628
2629         INIT_LIST_HEAD(&slab->slab_list);
2630         n = get_node(cachep, slab_nid(slab));
2631
2632         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2633         n->total_slabs++;
2634         if (!slab->active) {
2635                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2636                 n->free_slabs++;
2637         } else
2638                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2639
2640         STATS_INC_GROWN(cachep);
2641         n->free_objects += cachep->num - slab->active;
2642         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2643
2644         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2645 }
2646
2647 #if DEBUG
2648
2649 /*
2650  * Perform extra freeing checks:
2651  * - detect bad pointers.
2652  * - POISON/RED_ZONE checking
2653  */
2654 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2655 {
2656         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2657                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2658                        (unsigned long)objp);
2659                 BUG();
2660         }
2661 }
2662
2663 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2664 {
2665         unsigned long long redzone1, redzone2;
2666
2667         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2668         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2669
2670         /*
2671          * Redzone is ok.
2672          */
2673         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2674                 return;
2675
2676         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2677                 slab_error(cache, "double free detected");
2678         else
2679                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2680
2681         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2682                obj, redzone1, redzone2);
2683 }
2684
2685 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2686                                    unsigned long caller)
2687 {
2688         unsigned int objnr;
2689         struct slab *slab;
2690
2691         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2692
2693         objp -= obj_offset(cachep);
2694         kfree_debugcheck(objp);
2695         slab = virt_to_slab(objp);
2696
2697         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2698                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2699                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2700                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2701         }
2702         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2703                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2704
2705         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2706
2707         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2708         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slab, objnr));
2709
2710         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2711                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2712                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2713         }
2714         return objp;
2715 }
2716
2717 #else
2718 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2719 #define cache_free_debugcheck(x, objp, z) (objp)
2720 #endif
2721
2722 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2723                                                 void **list)
2724 {
2725 #if DEBUG
2726         void *next = *list;
2727         void *objp;
2728
2729         while (next) {
2730                 objp = next - obj_offset(cachep);
2731                 next = *(void **)next;
2732                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2733         }
2734 #endif
2735 }
2736
2737 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2738                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2739                                 void **list)
2740 {
2741         /* move slabp to correct slabp list: */
2742         list_del(&slab->slab_list);
2743         if (slab->active == cachep->num) {
2744                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_full);
2745                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2746 #if DEBUG
2747                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2748                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2749                                 void **objp = slab->freelist;
2750
2751                                 *objp = *list;
2752                                 *list = objp;
2753                         }
2754 #endif
2755                         slab->freelist = NULL;
2756                 }
2757         } else
2758                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2759 }
2760
2761 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2762 static noinline struct slab *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2763                                         struct slab *slab, bool pfmemalloc)
2764 {
2765         if (!slab)
2766                 return NULL;
2767
2768         if (pfmemalloc)
2769                 return slab;
2770
2771         if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2772                 return slab;
2773
2774         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2775         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2776                 slab_clear_pfmemalloc(slab);
2777                 return slab;
2778         }
2779
2780         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2781         list_del(&slab->slab_list);
2782         if (!slab->active) {
2783                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2784                 n->free_slabs++;
2785         } else
2786                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2787
2788         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_partial, slab_list) {
2789                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2790                         return slab;
2791         }
2792
2793         n->free_touched = 1;
2794         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
2795                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab)) {
2796                         n->free_slabs--;
2797                         return slab;
2798                 }
2799         }
2800
2801         return NULL;
2802 }
2803
2804 static struct slab *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2805 {
2806         struct slab *slab;
2807
2808         assert_raw_spin_locked(&n->list_lock);
2809         slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct slab,
2810                                         slab_list);
2811         if (!slab) {
2812                 n->free_touched = 1;
2813                 slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct slab,
2814                                                 slab_list);
2815                 if (slab)
2816                         n->free_slabs--;
2817         }
2818
2819         if (sk_memalloc_socks())
2820                 slab = get_valid_first_slab(n, slab, pfmemalloc);
2821
2822         return slab;
2823 }
2824
2825 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2826                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2827 {
2828         struct slab *slab;
2829         void *obj;
2830         void *list = NULL;
2831
2832         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2833                 return NULL;
2834
2835         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2836         slab = get_first_slab(n, true);
2837         if (!slab) {
2838                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2839                 return NULL;
2840         }
2841
2842         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
2843         n->free_objects--;
2844
2845         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2846
2847         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2848         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2849
2850         return obj;
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2855  * or cache_grow_end() for new slab
2856  */
2857 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2858                 struct array_cache *ac, struct slab *slab, int batchcount)
2859 {
2860         /*
2861          * There must be at least one object available for
2862          * allocation.
2863          */
2864         BUG_ON(slab->active >= cachep->num);
2865
2866         while (slab->active < cachep->num && batchcount--) {
2867                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2868                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2869                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2870
2871                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slab);
2872         }
2873
2874         return batchcount;
2875 }
2876
2877 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2878 {
2879         int batchcount;
2880         struct kmem_cache_node *n;
2881         struct array_cache *ac, *shared;
2882         int node;
2883         void *list = NULL;
2884         struct slab *slab;
2885
2886         check_irq_off();
2887         node = numa_mem_id();
2888
2889         ac = cpu_cache_get(cachep);
2890         batchcount = ac->batchcount;
2891         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2892                 /*
2893                  * If there was little recent activity on this cache, then
2894                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2895                  * refill bouncing.
2896                  */
2897                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2898         }
2899         n = get_node(cachep, node);
2900
2901         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2902         shared = READ_ONCE(n->shared);
2903         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2904                 goto direct_grow;
2905
2906         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2907         shared = READ_ONCE(n->shared);
2908
2909         /* See if we can refill from the shared array */
2910         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2911                 shared->touched = 1;
2912                 goto alloc_done;
2913         }
2914
2915         while (batchcount > 0) {
2916                 /* Get slab alloc is to come from. */
2917                 slab = get_first_slab(n, false);
2918                 if (!slab)
2919                         goto must_grow;
2920
2921                 check_spinlock_acquired(cachep);
2922
2923                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2924                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2925         }
2926
2927 must_grow:
2928         n->free_objects -= ac->avail;
2929 alloc_done:
2930         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2931         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2932
2933 direct_grow:
2934         if (unlikely(!ac->avail)) {
2935                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
2936                 if (sk_memalloc_socks()) {
2937                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
2938
2939                         if (obj)
2940                                 return obj;
2941                 }
2942
2943                 slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
2944
2945                 /*
2946                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
2947                  * then ac could change.
2948                  */
2949                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2950                 if (!ac->avail && slab)
2951                         alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2952                 cache_grow_end(cachep, slab);
2953
2954                 if (!ac->avail)
2955                         return NULL;
2956         }
2957         ac->touched = 1;
2958
2959         return ac->entry[--ac->avail];
2960 }
2961
2962 #if DEBUG
2963 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2964                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2965 {
2966         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2967         if (!objp || is_kfence_address(objp))
2968                 return objp;
2969         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2970                 check_poison_obj(cachep, objp);
2971                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
2972                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2973         }
2974         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2975                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2976
2977         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2978                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2979                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2980                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
2981                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2982                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2983                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2984                 }
2985                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2986                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2987         }
2988
2989         objp += obj_offset(cachep);
2990         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
2991                 cachep->ctor(objp);
2992         if ((unsigned long)objp & (arch_slab_minalign() - 1)) {
2993                 pr_err("0x%px: not aligned to arch_slab_minalign()=%u\n", objp,
2994                        arch_slab_minalign());
2995         }
2996         return objp;
2997 }
2998 #else
2999 #define cache_alloc_debugcheck_after(a, b, objp, d) (objp)
3000 #endif
3001
3002 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3003 {
3004         void *objp;
3005         struct array_cache *ac;
3006
3007         check_irq_off();
3008
3009         ac = cpu_cache_get(cachep);
3010         if (likely(ac->avail)) {
3011                 ac->touched = 1;
3012                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3013
3014                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3015                 goto out;
3016         }
3017
3018         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3019         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3020         /*
3021          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3022          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3023          */
3024         ac = cpu_cache_get(cachep);
3025
3026 out:
3027         /*
3028          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3029          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3030          * treat the array pointers as a reference to the object.
3031          */
3032         if (objp)
3033                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3034         return objp;
3035 }
3036
3037 #ifdef CONFIG_NUMA
3038 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
3039
3040 /*
3041  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3042  *
3043  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3044  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3045  */
3046 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3047 {
3048         int nid_alloc, nid_here;
3049
3050         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3051                 return NULL;
3052         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3053         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3054                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3055         else if (current->mempolicy)
3056                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3057         if (nid_alloc != nid_here)
3058                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3059         return NULL;
3060 }
3061
3062 /*
3063  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3064  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3065  * available node for available objects. If that fails then we
3066  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3067  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3068  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3069  */
3070 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3071 {
3072         struct zonelist *zonelist;
3073         struct zoneref *z;
3074         struct zone *zone;
3075         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
3076         void *obj = NULL;
3077         struct slab *slab;
3078         int nid;
3079         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3080
3081         if (flags & __GFP_THISNODE)
3082                 return NULL;
3083
3084 retry_cpuset:
3085         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3086         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3087
3088 retry:
3089         /*
3090          * Look through allowed nodes for objects available
3091          * from existing per node queues.
3092          */
3093         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
3094                 nid = zone_to_nid(zone);
3095
3096                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3097                         get_node(cache, nid) &&
3098                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3099                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3100                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3101                                 if (obj)
3102                                         break;
3103                 }
3104         }
3105
3106         if (!obj) {
3107                 /*
3108                  * This allocation will be performed within the constraints
3109                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3110                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3111                  * set and go into memory reserves if necessary.
3112                  */
3113                 slab = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3114                 cache_grow_end(cache, slab);
3115                 if (slab) {
3116                         nid = slab_nid(slab);
3117                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3118                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3119
3120                         /*
3121                          * Another processor may allocate the objects in
3122                          * the slab since we are not holding any locks.
3123                          */
3124                         if (!obj)
3125                                 goto retry;
3126                 }
3127         }
3128
3129         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3130                 goto retry_cpuset;
3131         return obj;
3132 }
3133
3134 /*
3135  * An interface to enable slab creation on nodeid
3136  */
3137 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3138                                 int nodeid)
3139 {
3140         struct slab *slab;
3141         struct kmem_cache_node *n;
3142         void *obj = NULL;
3143         void *list = NULL;
3144
3145         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3146         n = get_node(cachep, nodeid);
3147         BUG_ON(!n);
3148
3149         check_irq_off();
3150         raw_spin_lock(&n->list_lock);
3151         slab = get_first_slab(n, false);
3152         if (!slab)
3153                 goto must_grow;
3154
3155         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3156
3157         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3158         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3159         STATS_SET_HIGH(cachep);
3160
3161         BUG_ON(slab->active == cachep->num);
3162
3163         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3164         n->free_objects--;
3165
3166         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
3167
3168         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3169         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3170         return obj;
3171
3172 must_grow:
3173         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3174         slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3175         if (slab) {
3176                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3177                 obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3178         }
3179         cache_grow_end(cachep, slab);
3180
3181         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3182 }
3183
3184 static __always_inline void *
3185 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3186 {
3187         void *objp = NULL;
3188         int slab_node = numa_mem_id();
3189
3190         if (nodeid == NUMA_NO_NODE) {
3191                 if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3192                         objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
3193                         if (objp)
3194                                 goto out;
3195                 }
3196                 /*
3197                  * Use the locally cached objects if possible.
3198                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3199                  * to other nodes. It may fail while we still have
3200                  * objects on other nodes available.
3201                  */
3202                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3203                 nodeid = slab_node;
3204         } else if (nodeid == slab_node) {
3205                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3206         } else if (!get_node(cachep, nodeid)) {
3207                 /* Node not bootstrapped yet */
3208                 objp = fallback_alloc(cachep, flags);
3209                 goto out;
3210         }
3211
3212         /*
3213          * We may just have run out of memory on the local node.
3214          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3215          */
3216         if (!objp)
3217                 objp = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3218 out:
3219         return objp;
3220 }
3221 #else
3222
3223 static __always_inline void *
3224 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid __maybe_unused)
3225 {
3226         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3227 }
3228
3229 #endif /* CONFIG_NUMA */
3230
3231 static __always_inline void *
3232 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3233                 int nodeid, size_t orig_size, unsigned long caller)
3234 {
3235         unsigned long save_flags;
3236         void *objp;
3237         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3238         bool init = false;
3239
3240         flags &= gfp_allowed_mask;
3241         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, lru, &objcg, 1, flags);
3242         if (unlikely(!cachep))
3243                 return NULL;
3244
3245         objp = kfence_alloc(cachep, orig_size, flags);
3246         if (unlikely(objp))
3247                 goto out;
3248
3249         local_irq_save(save_flags);
3250         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags, nodeid);
3251         local_irq_restore(save_flags);
3252         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3253         prefetchw(objp);
3254         init = slab_want_init_on_alloc(flags, cachep);
3255
3256 out:
3257         slab_post_alloc_hook(cachep, objcg, flags, 1, &objp, init,
3258                                 cachep->object_size);
3259         return objp;
3260 }
3261
3262 static __always_inline void *
3263 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3264            size_t orig_size, unsigned long caller)
3265 {
3266         return slab_alloc_node(cachep, lru, flags, NUMA_NO_NODE, orig_size,
3267                                caller);
3268 }
3269
3270 /*
3271  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3272  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3273  */
3274 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3275                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3276 {
3277         int i;
3278         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3279         struct slab *slab;
3280
3281         n->free_objects += nr_objects;
3282
3283         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3284                 void *objp;
3285                 struct slab *slab;
3286
3287                 objp = objpp[i];
3288
3289                 slab = virt_to_slab(objp);
3290                 list_del(&slab->slab_list);
3291                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3292                 slab_put_obj(cachep, slab, objp);
3293                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3294
3295                 /* fixup slab chains */
3296                 if (slab->active == 0) {
3297                         list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
3298                         n->free_slabs++;
3299                 } else {
3300                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3301                          * partial list on free - maximum time for the
3302                          * other objects to be freed, too.
3303                          */
3304                         list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
3305                 }
3306         }
3307
3308         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3309                 n->free_objects -= cachep->num;
3310
3311                 slab = list_last_entry(&n->slabs_free, struct slab, slab_list);
3312                 list_move(&slab->slab_list, list);
3313                 n->free_slabs--;
3314                 n->total_slabs--;
3315         }
3316 }
3317
3318 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3319 {
3320         int batchcount;
3321         struct kmem_cache_node *n;
3322         int node = numa_mem_id();
3323         LIST_HEAD(list);
3324
3325         batchcount = ac->batchcount;
3326
3327         check_irq_off();
3328         n = get_node(cachep, node);
3329         raw_spin_lock(&n->list_lock);
3330         if (n->shared) {
3331                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3332                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3333                 if (max) {
3334                         if (batchcount > max)
3335                                 batchcount = max;
3336                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3337                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3338                         shared_array->avail += batchcount;
3339                         goto free_done;
3340                 }
3341         }
3342
3343         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3344 free_done:
3345 #if STATS
3346         {
3347                 int i = 0;
3348                 struct slab *slab;
3349
3350                 list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
3351                         BUG_ON(slab->active);
3352
3353                         i++;
3354                 }
3355                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3356         }
3357 #endif
3358         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3359         ac->avail -= batchcount;
3360         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3361         slabs_destroy(cachep, &list);
3362 }
3363
3364 /*
3365  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3366  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3367  */
3368 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3369                                          unsigned long caller)
3370 {
3371         bool init;
3372
3373         memcg_slab_free_hook(cachep, virt_to_slab(objp), &objp, 1);
3374
3375         if (is_kfence_address(objp)) {
3376                 kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3377                 __kfence_free(objp);
3378                 return;
3379         }
3380
3381         /*
3382          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
3383          * kasan_slab_free and initialization memset must be
3384          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
3385          */
3386         init = slab_want_init_on_free(cachep);
3387         if (init && !kasan_has_integrated_init())
3388                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3389         /* KASAN might put objp into memory quarantine, delaying its reuse. */
3390         if (kasan_slab_free(cachep, objp, init))
3391                 return;
3392
3393         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
3394         if (!(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
3395                 __kcsan_check_access(objp, cachep->object_size,
3396                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
3397
3398         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3399 }
3400
3401 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3402                 unsigned long caller)
3403 {
3404         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3405
3406         check_irq_off();
3407         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3408         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3409
3410         /*
3411          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3412          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3413          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3414          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3415          * the cache.
3416          */
3417         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3418                 return;
3419
3420         if (ac->avail < ac->limit) {
3421                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3422         } else {
3423                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3424                 cache_flusharray(cachep, ac);
3425         }
3426
3427         if (sk_memalloc_socks()) {
3428                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
3429
3430                 if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab))) {
3431                         cache_free_pfmemalloc(cachep, slab, objp);
3432                         return;
3433                 }
3434         }
3435
3436         __free_one(ac, objp);
3437 }
3438
3439 static __always_inline
3440 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3441                              gfp_t flags)
3442 {
3443         void *ret = slab_alloc(cachep, lru, flags, cachep->object_size, _RET_IP_);
3444
3445         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, NUMA_NO_NODE);
3446
3447         return ret;
3448 }
3449
3450 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3451 {
3452         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, NULL, flags);
3453 }
3454 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3455
3456 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3457                            gfp_t flags)
3458 {
3459         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, lru, flags);
3460 }
3461 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3462
3463 static __always_inline void
3464 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3465                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3466 {
3467         size_t i;
3468
3469         for (i = 0; i < size; i++)
3470                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3471 }
3472
3473 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3474                           void **p)
3475 {
3476         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3477         unsigned long irqflags;
3478         size_t i;
3479
3480         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
3481         if (!s)
3482                 return 0;
3483
3484         local_irq_save(irqflags);
3485         for (i = 0; i < size; i++) {
3486                 void *objp = kfence_alloc(s, s->object_size, flags) ?:
3487                              __do_cache_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE);
3488
3489                 if (unlikely(!objp))
3490                         goto error;
3491                 p[i] = objp;
3492         }
3493         local_irq_restore(irqflags);
3494
3495         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3496
3497         /*
3498          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3499          * Done outside of the IRQ disabled section.
3500          */
3501         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3502                         slab_want_init_on_alloc(flags, s), s->object_size);
3503         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3504         return size;
3505 error:
3506         local_irq_restore(irqflags);
3507         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3508         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
3509         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3510         return 0;
3511 }
3512 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3513
3514 /**
3515  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3516  * @cachep: The cache to allocate from.
3517  * @flags: See kmalloc().
3518  * @nodeid: node number of the target node.
3519  *
3520  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3521  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3522  *
3523  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3524  *
3525  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3526  */
3527 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3528 {
3529         void *ret = slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid, cachep->object_size, _RET_IP_);
3530
3531         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, nodeid);
3532
3533         return ret;
3534 }
3535 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3536
3537 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3538                              int nodeid, size_t orig_size,
3539                              unsigned long caller)
3540 {
3541         return slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid,
3542                                orig_size, caller);
3543 }
3544
3545 #ifdef CONFIG_PRINTK
3546 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
3547 {
3548         struct kmem_cache *cachep;
3549         unsigned int objnr;
3550         void *objp;
3551
3552         kpp->kp_ptr = object;
3553         kpp->kp_slab = slab;
3554         cachep = slab->slab_cache;
3555         kpp->kp_slab_cache = cachep;
3556         objp = object - obj_offset(cachep);
3557         kpp->kp_data_offset = obj_offset(cachep);
3558         slab = virt_to_slab(objp);
3559         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
3560         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr);
3561         kpp->kp_objp = objp;
3562         if (DEBUG && cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3563                 kpp->kp_ret = *dbg_userword(cachep, objp);
3564 }
3565 #endif
3566
3567 static __always_inline
3568 void __do_kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3569                           unsigned long caller)
3570 {
3571         unsigned long flags;
3572
3573         local_irq_save(flags);
3574         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3575         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3576                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3577         __cache_free(cachep, objp, caller);
3578         local_irq_restore(flags);
3579 }
3580
3581 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3582                        unsigned long caller)
3583 {
3584         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, caller);
3585 }
3586
3587 /**
3588  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3589  * @cachep: The cache the allocation was from.
3590  * @objp: The previously allocated object.
3591  *
3592  * Free an object which was previously allocated from this
3593  * cache.
3594  */
3595 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3596 {
3597         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3598         if (!cachep)
3599                 return;
3600
3601         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp, cachep);
3602         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3603 }
3604 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3605
3606 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3607 {
3608         unsigned long flags;
3609
3610         local_irq_save(flags);
3611         for (int i = 0; i < size; i++) {
3612                 void *objp = p[i];
3613                 struct kmem_cache *s;
3614
3615                 if (!orig_s) {
3616                         struct folio *folio = virt_to_folio(objp);
3617
3618                         /* called via kfree_bulk */
3619                         if (!folio_test_slab(folio)) {
3620                                 local_irq_restore(flags);
3621                                 free_large_kmalloc(folio, objp);
3622                                 local_irq_save(flags);
3623                                 continue;
3624                         }
3625                         s = folio_slab(folio)->slab_cache;
3626                 } else {
3627                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3628                 }
3629
3630                 if (!s)
3631                         continue;
3632
3633                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3634                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3635                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3636
3637                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3638         }
3639         local_irq_restore(flags);
3640
3641         /* FIXME: add tracing */
3642 }
3643 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3644
3645 /*
3646  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3647  */
3648 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3649 {
3650         int ret;
3651         int node;
3652         struct kmem_cache_node *n;
3653
3654         for_each_online_node(node) {
3655                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3656                 if (ret)
3657                         goto fail;
3658
3659         }
3660
3661         return 0;
3662
3663 fail:
3664         if (!cachep->list.next) {
3665                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3666                 node--;
3667                 while (node >= 0) {
3668                         n = get_node(cachep, node);
3669                         if (n) {
3670                                 kfree(n->shared);
3671                                 free_alien_cache(n->alien);
3672                                 kfree(n);
3673                                 cachep->node[node] = NULL;
3674                         }
3675                         node--;
3676                 }
3677         }
3678         return -ENOMEM;
3679 }
3680
3681 /* Always called with the slab_mutex held */
3682 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3683                             int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3684 {
3685         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3686         int cpu;
3687
3688         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3689         if (!cpu_cache)
3690                 return -ENOMEM;
3691
3692         prev = cachep->cpu_cache;
3693         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3694         /*
3695          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3696          * cpus, so skip the IPIs.
3697          */
3698         if (prev)
3699                 kick_all_cpus_sync();
3700
3701         check_irq_on();
3702         cachep->batchcount = batchcount;
3703         cachep->limit = limit;
3704         cachep->shared = shared;
3705
3706         if (!prev)
3707                 goto setup_node;
3708
3709         for_each_online_cpu(cpu) {
3710                 LIST_HEAD(list);
3711                 int node;
3712                 struct kmem_cache_node *n;
3713                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3714
3715                 node = cpu_to_mem(cpu);
3716                 n = get_node(cachep, node);
3717                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3718                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3719                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3720                 slabs_destroy(cachep, &list);
3721         }
3722         free_percpu(prev);
3723
3724 setup_node:
3725         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3726 }
3727
3728 /* Called with slab_mutex held always */
3729 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3730 {
3731         int err;
3732         int limit = 0;
3733         int shared = 0;
3734         int batchcount = 0;
3735
3736         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3737         if (err)
3738                 goto end;
3739
3740         /*
3741          * The head array serves three purposes:
3742          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3743          * - reduce the number of spinlock operations.
3744          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3745          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3746          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3747          * Bonwick.
3748          */
3749         if (cachep->size > 131072)
3750                 limit = 1;
3751         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3752                 limit = 8;
3753         else if (cachep->size > 1024)
3754                 limit = 24;
3755         else if (cachep->size > 256)
3756                 limit = 54;
3757         else
3758                 limit = 120;
3759
3760         /*
3761          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3762          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3763          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3764          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3765          * replaces Bonwick's magazine layer.
3766          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3767          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3768          */
3769         shared = 0;
3770         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3771                 shared = 8;
3772
3773 #if DEBUG
3774         /*
3775          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3776          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3777          */
3778         if (limit > 32)
3779                 limit = 32;
3780 #endif
3781         batchcount = (limit + 1) / 2;
3782         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3783 end:
3784         if (err)
3785                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3786                        cachep->name, -err);
3787         return err;
3788 }
3789
3790 /*
3791  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3792  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3793  * if drain_array() is used on the shared array.
3794  */
3795 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3796                          struct array_cache *ac, int node)
3797 {
3798         LIST_HEAD(list);
3799
3800         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3801         check_mutex_acquired();
3802
3803         if (!ac || !ac->avail)
3804                 return;
3805
3806         if (ac->touched) {
3807                 ac->touched = 0;
3808                 return;
3809         }
3810
3811         raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3812         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3813         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3814
3815         slabs_destroy(cachep, &list);
3816 }
3817
3818 /**
3819  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3820  * @w: work descriptor
3821  *
3822  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3823  * Purpose:
3824  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3825  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3826  *
3827  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3828  * again on the next iteration.
3829  */
3830 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3831 {
3832         struct kmem_cache *searchp;
3833         struct kmem_cache_node *n;
3834         int node = numa_mem_id();
3835         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3836
3837         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3838                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3839                 goto out;
3840
3841         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3842                 check_irq_on();
3843
3844                 /*
3845                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3846                  * have established with reasonable certainty that
3847                  * we can do some work if the lock was obtained.
3848                  */
3849                 n = get_node(searchp, node);
3850
3851                 reap_alien(searchp, n);
3852
3853                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3854
3855                 /*
3856                  * These are racy checks but it does not matter
3857                  * if we skip one check or scan twice.
3858                  */
3859                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3860                         goto next;
3861
3862                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3863
3864                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3865
3866                 if (n->free_touched)
3867                         n->free_touched = 0;
3868                 else {
3869                         int freed;
3870
3871                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3872                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3873                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3874                 }
3875 next:
3876                 cond_resched();
3877         }
3878         check_irq_on();
3879         mutex_unlock(&slab_mutex);
3880         next_reap_node();
3881 out:
3882         /* Set up the next iteration */
3883         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
3884                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3885 }
3886
3887 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
3888 {
3889         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
3890         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
3891         unsigned long free_slabs = 0;
3892         int node;
3893         struct kmem_cache_node *n;
3894
3895         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
3896                 check_irq_on();
3897                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3898
3899                 total_slabs += n->total_slabs;
3900                 free_slabs += n->free_slabs;
3901                 free_objs += n->free_objects;
3902
3903                 if (n->shared)
3904                         shared_avail += n->shared->avail;
3905
3906                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3907         }
3908         num_objs = total_slabs * cachep->num;
3909         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
3910         active_objs = num_objs - free_objs;
3911
3912         sinfo->active_objs = active_objs;
3913         sinfo->num_objs = num_objs;
3914         sinfo->active_slabs = active_slabs;
3915         sinfo->num_slabs = total_slabs;
3916         sinfo->shared_avail = shared_avail;
3917         sinfo->limit = cachep->limit;
3918         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
3919         sinfo->shared = cachep->shared;
3920         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
3921         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
3922 }
3923
3924 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
3925 {
3926 #if STATS
3927         {                       /* node stats */
3928                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3929                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3930                 unsigned long grown = cachep->grown;
3931                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3932                 unsigned long errors = cachep->errors;
3933                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3934                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3935                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3936                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3937
3938                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
3939                            allocs, high, grown,
3940                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3941                            node_frees, overflows);
3942         }
3943         /* cpu stats */
3944         {
3945                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3946                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3947                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3948                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3949
3950                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3951                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3952         }
3953 #endif
3954 }
3955
3956 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3957 /**
3958  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3959  * @file: unused
3960  * @buffer: user buffer
3961  * @count: data length
3962  * @ppos: unused
3963  *
3964  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
3965  */
3966 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
3967                        size_t count, loff_t *ppos)
3968 {
3969         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3970         int limit, batchcount, shared, res;
3971         struct kmem_cache *cachep;
3972
3973         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3974                 return -EINVAL;
3975         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3976                 return -EFAULT;
3977         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3978
3979         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3980         if (!tmp)
3981                 return -EINVAL;
3982         *tmp = '\0';
3983         tmp++;
3984         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3985                 return -EINVAL;
3986
3987         /* Find the cache in the chain of caches. */
3988         mutex_lock(&slab_mutex);
3989         res = -EINVAL;
3990         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
3991                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3992                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3993                                         batchcount > limit || shared < 0) {
3994                                 res = 0;
3995                         } else {
3996                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3997                                                        batchcount, shared,
3998                                                        GFP_KERNEL);
3999                         }
4000                         break;
4001                 }
4002         }
4003         mutex_unlock(&slab_mutex);
4004         if (res >= 0)
4005                 res = count;
4006         return res;
4007 }
4008
4009 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4010 /*
4011  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4012  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4013  * cache's usercopy region.
4014  *
4015  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4016  * to indicate an error.
4017  */
4018 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4019                          const struct slab *slab, bool to_user)
4020 {
4021         struct kmem_cache *cachep;
4022         unsigned int objnr;
4023         unsigned long offset;
4024
4025         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4026
4027         /* Find and validate object. */
4028         cachep = slab->slab_cache;
4029         objnr = obj_to_index(cachep, slab, (void *)ptr);
4030         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4031
4032         /* Find offset within object. */
4033         if (is_kfence_address(ptr))
4034                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4035         else
4036                 offset = ptr - index_to_obj(cachep, slab, objnr) - obj_offset(cachep);
4037
4038         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4039         if (offset >= cachep->useroffset &&
4040             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4041             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4042                 return;
4043
4044         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4045 }
4046 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */