Merge tag 'kvmarm-fixes-6.1-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kvmar...
[platform/kernel/linux-starfive.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 static int slab_early_init = 1;
224
225 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
226
227 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
228 {
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
231         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
232         parent->total_slabs = 0;
233         parent->free_slabs = 0;
234         parent->shared = NULL;
235         parent->alien = NULL;
236         parent->colour_next = 0;
237         spin_lock_init(&parent->list_lock);
238         parent->free_objects = 0;
239         parent->free_touched = 0;
240 }
241
242 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
243         do {                                                            \
244                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
245                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
246         } while (0)
247
248 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
249         do {                                                            \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
252         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
253         } while (0)
254
255 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
256 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
257 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
258 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
259
260 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
261 /*
262  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnecessary
263  * cpucache drain/refill cycles.
264  *
265  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
266  * which could lock up otherwise freeable slabs.
267  */
268 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
269 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
270
271 #if STATS
272 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
273 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
274 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
275 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
276 #define STATS_ADD_REAPED(x, y)  ((x)->reaped += (y))
277 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
278         do {                                                            \
279                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
280                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
281         } while (0)
282 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
283 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
284 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
285 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
286 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
287         do {                                                            \
288                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
289                         (x)->max_freeable = i;                          \
290         } while (0)
291 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
292 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
293 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
294 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
295 #else
296 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
299 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
300 #define STATS_ADD_REAPED(x, y)  do { (void)(y); } while (0)
301 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
302 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
304 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
306 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
308 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
310 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
311 #endif
312
313 #if DEBUG
314
315 /*
316  * memory layout of objects:
317  * 0            : objp
318  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
319  *              the end of an object is aligned with the end of the real
320  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
321  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
322  *              redzone word.
323  * cachep->obj_offset: The real object.
324  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
325  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
326  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
327  */
328 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
329 {
330         return cachep->obj_offset;
331 }
332
333 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
334 {
335         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
336         return (unsigned long long *) (objp + obj_offset(cachep) -
337                                       sizeof(unsigned long long));
338 }
339
340 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
341 {
342         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
343         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
344                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
345                                               sizeof(unsigned long long) -
346                                               REDZONE_ALIGN);
347         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
348                                        sizeof(unsigned long long));
349 }
350
351 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
352 {
353         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
354         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
355 }
356
357 #else
358
359 #define obj_offset(x)                   0
360 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
362 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
363
364 #endif
365
366 /*
367  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
368  * overridden on the command line.
369  */
370 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
371 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
372 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
373 static bool slab_max_order_set __initdata;
374
375 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache,
376                                  const struct slab *slab, unsigned int idx)
377 {
378         return slab->s_mem + cache->size * idx;
379 }
380
381 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
382 /* internal cache of cache description objs */
383 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
384         .batchcount = 1,
385         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
386         .shared = 1,
387         .size = sizeof(struct kmem_cache),
388         .name = "kmem_cache",
389 };
390
391 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
392
393 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
394 {
395         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
396 }
397
398 /*
399  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
400  */
401 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
402                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
403 {
404         unsigned int num;
405         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
406
407         /*
408          * The slab management structure can be either off the slab or
409          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
410          * slab is used for:
411          *
412          * - @buffer_size bytes for each object
413          * - One freelist_idx_t for each object
414          *
415          * We don't need to consider alignment of freelist because
416          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
417          * at the correct alignment.
418          *
419          * If the slab management structure is off the slab, then the
420          * alignment will already be calculated into the size. Because
421          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
422          * correct alignment when allocated.
423          */
424         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
425                 num = slab_size / buffer_size;
426                 *left_over = slab_size % buffer_size;
427         } else {
428                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
429                 *left_over = slab_size %
430                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
431         }
432
433         return num;
434 }
435
436 #if DEBUG
437 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
438
439 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
440                         char *msg)
441 {
442         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
443                function, cachep->name, msg);
444         dump_stack();
445         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
446 }
447 #endif
448
449 /*
450  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
451  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
452  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
453  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
454  * line
455   */
456
457 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
458 static int __init noaliencache_setup(char *s)
459 {
460         use_alien_caches = 0;
461         return 1;
462 }
463 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
464
465 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
466 {
467         get_option(&str, &slab_max_order);
468         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
469                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
470         slab_max_order_set = true;
471
472         return 1;
473 }
474 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
475
476 #ifdef CONFIG_NUMA
477 /*
478  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
479  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
480  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
481  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
482  */
483 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
484
485 static void init_reap_node(int cpu)
486 {
487         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
488                                                     node_online_map);
489 }
490
491 static void next_reap_node(void)
492 {
493         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
494
495         node = next_node_in(node, node_online_map);
496         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
497 }
498
499 #else
500 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
501 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
502 #endif
503
504 /*
505  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
506  * via the workqueue/eventd.
507  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
508  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
509  * lock.
510  */
511 static void start_cpu_timer(int cpu)
512 {
513         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
514
515         if (reap_work->work.func == NULL) {
516                 init_reap_node(cpu);
517                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
518                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
519                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
520         }
521 }
522
523 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
524 {
525         if (ac) {
526                 ac->avail = 0;
527                 ac->limit = limit;
528                 ac->batchcount = batch;
529                 ac->touched = 0;
530         }
531 }
532
533 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
534                                             int batchcount, gfp_t gfp)
535 {
536         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
537         struct array_cache *ac = NULL;
538
539         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
540         /*
541          * The array_cache structures contain pointers to free object.
542          * However, when such objects are allocated or transferred to another
543          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
544          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
545          * not scan such objects.
546          */
547         kmemleak_no_scan(ac);
548         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
549         return ac;
550 }
551
552 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
553                                         struct slab *slab, void *objp)
554 {
555         struct kmem_cache_node *n;
556         int slab_node;
557         LIST_HEAD(list);
558
559         slab_node = slab_nid(slab);
560         n = get_node(cachep, slab_node);
561
562         spin_lock(&n->list_lock);
563         free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
564         spin_unlock(&n->list_lock);
565
566         slabs_destroy(cachep, &list);
567 }
568
569 /*
570  * Transfer objects in one arraycache to another.
571  * Locking must be handled by the caller.
572  *
573  * Return the number of entries transferred.
574  */
575 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
576                 struct array_cache *from, unsigned int max)
577 {
578         /* Figure out how many entries to transfer */
579         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
580
581         if (!nr)
582                 return 0;
583
584         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail - nr,
585                         sizeof(void *) *nr);
586
587         from->avail -= nr;
588         to->avail += nr;
589         return nr;
590 }
591
592 /* &alien->lock must be held by alien callers. */
593 static __always_inline void __free_one(struct array_cache *ac, void *objp)
594 {
595         /* Avoid trivial double-free. */
596         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED) &&
597             WARN_ON_ONCE(ac->avail > 0 && ac->entry[ac->avail - 1] == objp))
598                 return;
599         ac->entry[ac->avail++] = objp;
600 }
601
602 #ifndef CONFIG_NUMA
603
604 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
605 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
606
607 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
608                                                 int limit, gfp_t gfp)
609 {
610         return NULL;
611 }
612
613 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
614 {
615 }
616
617 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
618 {
619         return 0;
620 }
621
622 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
623 {
624         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
625 }
626
627 #else   /* CONFIG_NUMA */
628
629 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
630                                                 int batch, gfp_t gfp)
631 {
632         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
633         struct alien_cache *alc = NULL;
634
635         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
636         if (alc) {
637                 kmemleak_no_scan(alc);
638                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
639                 spin_lock_init(&alc->lock);
640         }
641         return alc;
642 }
643
644 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
645 {
646         struct alien_cache **alc_ptr;
647         int i;
648
649         if (limit > 1)
650                 limit = 12;
651         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
652         if (!alc_ptr)
653                 return NULL;
654
655         for_each_node(i) {
656                 if (i == node || !node_online(i))
657                         continue;
658                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
659                 if (!alc_ptr[i]) {
660                         for (i--; i >= 0; i--)
661                                 kfree(alc_ptr[i]);
662                         kfree(alc_ptr);
663                         return NULL;
664                 }
665         }
666         return alc_ptr;
667 }
668
669 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
670 {
671         int i;
672
673         if (!alc_ptr)
674                 return;
675         for_each_node(i)
676             kfree(alc_ptr[i]);
677         kfree(alc_ptr);
678 }
679
680 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
681                                 struct array_cache *ac, int node,
682                                 struct list_head *list)
683 {
684         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
685
686         if (ac->avail) {
687                 spin_lock(&n->list_lock);
688                 /*
689                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
690                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
691                  * into the free lists and getting them back later.
692                  */
693                 if (n->shared)
694                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
695
696                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
697                 ac->avail = 0;
698                 spin_unlock(&n->list_lock);
699         }
700 }
701
702 /*
703  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
704  */
705 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
706 {
707         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
708
709         if (n->alien) {
710                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
711                 struct array_cache *ac;
712
713                 if (alc) {
714                         ac = &alc->ac;
715                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
716                                 LIST_HEAD(list);
717
718                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
719                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
720                                 slabs_destroy(cachep, &list);
721                         }
722                 }
723         }
724 }
725
726 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
727                                 struct alien_cache **alien)
728 {
729         int i = 0;
730         struct alien_cache *alc;
731         struct array_cache *ac;
732         unsigned long flags;
733
734         for_each_online_node(i) {
735                 alc = alien[i];
736                 if (alc) {
737                         LIST_HEAD(list);
738
739                         ac = &alc->ac;
740                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
741                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
742                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
743                         slabs_destroy(cachep, &list);
744                 }
745         }
746 }
747
748 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
749                                 int node, int slab_node)
750 {
751         struct kmem_cache_node *n;
752         struct alien_cache *alien = NULL;
753         struct array_cache *ac;
754         LIST_HEAD(list);
755
756         n = get_node(cachep, node);
757         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
758         if (n->alien && n->alien[slab_node]) {
759                 alien = n->alien[slab_node];
760                 ac = &alien->ac;
761                 spin_lock(&alien->lock);
762                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
763                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
764                         __drain_alien_cache(cachep, ac, slab_node, &list);
765                 }
766                 __free_one(ac, objp);
767                 spin_unlock(&alien->lock);
768                 slabs_destroy(cachep, &list);
769         } else {
770                 n = get_node(cachep, slab_node);
771                 spin_lock(&n->list_lock);
772                 free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
773                 spin_unlock(&n->list_lock);
774                 slabs_destroy(cachep, &list);
775         }
776         return 1;
777 }
778
779 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
780 {
781         int slab_node = slab_nid(virt_to_slab(objp));
782         int node = numa_mem_id();
783         /*
784          * Make sure we are not freeing an object from another node to the array
785          * cache on this cpu.
786          */
787         if (likely(node == slab_node))
788                 return 0;
789
790         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, slab_node);
791 }
792
793 /*
794  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
795  * warn about failures.
796  */
797 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
798 {
799         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
800 }
801 #endif
802
803 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
804 {
805         struct kmem_cache_node *n;
806
807         /*
808          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
809          * begin anything. Make sure some other cpu on this
810          * node has not already allocated this
811          */
812         n = get_node(cachep, node);
813         if (n) {
814                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
815                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
816                                 cachep->num;
817                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
818
819                 return 0;
820         }
821
822         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
823         if (!n)
824                 return -ENOMEM;
825
826         kmem_cache_node_init(n);
827         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
828                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
829
830         n->free_limit =
831                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
832
833         /*
834          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
835          * come and go.  slab_mutex provides sufficient
836          * protection here.
837          */
838         cachep->node[node] = n;
839
840         return 0;
841 }
842
843 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
844 /*
845  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
846  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
847  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
848  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodes are not replaced if
849  * already in use.
850  *
851  * Must hold slab_mutex.
852  */
853 static int init_cache_node_node(int node)
854 {
855         int ret;
856         struct kmem_cache *cachep;
857
858         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
859                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
860                 if (ret)
861                         return ret;
862         }
863
864         return 0;
865 }
866 #endif
867
868 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
869                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
870 {
871         int ret = -ENOMEM;
872         struct kmem_cache_node *n;
873         struct array_cache *old_shared = NULL;
874         struct array_cache *new_shared = NULL;
875         struct alien_cache **new_alien = NULL;
876         LIST_HEAD(list);
877
878         if (use_alien_caches) {
879                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
880                 if (!new_alien)
881                         goto fail;
882         }
883
884         if (cachep->shared) {
885                 new_shared = alloc_arraycache(node,
886                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
887                 if (!new_shared)
888                         goto fail;
889         }
890
891         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
892         if (ret)
893                 goto fail;
894
895         n = get_node(cachep, node);
896         spin_lock_irq(&n->list_lock);
897         if (n->shared && force_change) {
898                 free_block(cachep, n->shared->entry,
899                                 n->shared->avail, node, &list);
900                 n->shared->avail = 0;
901         }
902
903         if (!n->shared || force_change) {
904                 old_shared = n->shared;
905                 n->shared = new_shared;
906                 new_shared = NULL;
907         }
908
909         if (!n->alien) {
910                 n->alien = new_alien;
911                 new_alien = NULL;
912         }
913
914         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
915         slabs_destroy(cachep, &list);
916
917         /*
918          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
919          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
920          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
921          * freed after synchronize_rcu().
922          */
923         if (old_shared && force_change)
924                 synchronize_rcu();
925
926 fail:
927         kfree(old_shared);
928         kfree(new_shared);
929         free_alien_cache(new_alien);
930
931         return ret;
932 }
933
934 #ifdef CONFIG_SMP
935
936 static void cpuup_canceled(long cpu)
937 {
938         struct kmem_cache *cachep;
939         struct kmem_cache_node *n = NULL;
940         int node = cpu_to_mem(cpu);
941         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
942
943         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
944                 struct array_cache *nc;
945                 struct array_cache *shared;
946                 struct alien_cache **alien;
947                 LIST_HEAD(list);
948
949                 n = get_node(cachep, node);
950                 if (!n)
951                         continue;
952
953                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
954
955                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
956                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
957
958                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
959                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
960                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
961                 nc->avail = 0;
962
963                 if (!cpumask_empty(mask)) {
964                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
965                         goto free_slab;
966                 }
967
968                 shared = n->shared;
969                 if (shared) {
970                         free_block(cachep, shared->entry,
971                                    shared->avail, node, &list);
972                         n->shared = NULL;
973                 }
974
975                 alien = n->alien;
976                 n->alien = NULL;
977
978                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
979
980                 kfree(shared);
981                 if (alien) {
982                         drain_alien_cache(cachep, alien);
983                         free_alien_cache(alien);
984                 }
985
986 free_slab:
987                 slabs_destroy(cachep, &list);
988         }
989         /*
990          * In the previous loop, all the objects were freed to
991          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
992          * shrink each nodelist to its limit.
993          */
994         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
995                 n = get_node(cachep, node);
996                 if (!n)
997                         continue;
998                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
999         }
1000 }
1001
1002 static int cpuup_prepare(long cpu)
1003 {
1004         struct kmem_cache *cachep;
1005         int node = cpu_to_mem(cpu);
1006         int err;
1007
1008         /*
1009          * We need to do this right in the beginning since
1010          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1011          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1012          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1013          */
1014         err = init_cache_node_node(node);
1015         if (err < 0)
1016                 goto bad;
1017
1018         /*
1019          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1020          * array caches
1021          */
1022         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1023                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1024                 if (err)
1025                         goto bad;
1026         }
1027
1028         return 0;
1029 bad:
1030         cpuup_canceled(cpu);
1031         return -ENOMEM;
1032 }
1033
1034 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1035 {
1036         int err;
1037
1038         mutex_lock(&slab_mutex);
1039         err = cpuup_prepare(cpu);
1040         mutex_unlock(&slab_mutex);
1041         return err;
1042 }
1043
1044 /*
1045  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1046  * offline.
1047  *
1048  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1049  * kmem_cache_node of any cache. This is to avoid a race between cpu_down, and
1050  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1051  * the cpu going down.  The kmem_cache_node structure is usually allocated from
1052  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1053  */
1054 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1055 {
1056         mutex_lock(&slab_mutex);
1057         cpuup_canceled(cpu);
1058         mutex_unlock(&slab_mutex);
1059         return 0;
1060 }
1061 #endif
1062
1063 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1064 {
1065         start_cpu_timer(cpu);
1066         return 0;
1067 }
1068
1069 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1070 {
1071         /*
1072          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1073          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1074          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1075          * timer.
1076          */
1077         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1078         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1079         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1080         return 0;
1081 }
1082
1083 #if defined(CONFIG_NUMA)
1084 /*
1085  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1086  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1087  * removed.
1088  *
1089  * Must hold slab_mutex.
1090  */
1091 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1092 {
1093         struct kmem_cache *cachep;
1094         int ret = 0;
1095
1096         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1097                 struct kmem_cache_node *n;
1098
1099                 n = get_node(cachep, node);
1100                 if (!n)
1101                         continue;
1102
1103                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1104
1105                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1106                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1107                         ret = -EBUSY;
1108                         break;
1109                 }
1110         }
1111         return ret;
1112 }
1113
1114 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1115                                         unsigned long action, void *arg)
1116 {
1117         struct memory_notify *mnb = arg;
1118         int ret = 0;
1119         int nid;
1120
1121         nid = mnb->status_change_nid;
1122         if (nid < 0)
1123                 goto out;
1124
1125         switch (action) {
1126         case MEM_GOING_ONLINE:
1127                 mutex_lock(&slab_mutex);
1128                 ret = init_cache_node_node(nid);
1129                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1130                 break;
1131         case MEM_GOING_OFFLINE:
1132                 mutex_lock(&slab_mutex);
1133                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1134                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1135                 break;
1136         case MEM_ONLINE:
1137         case MEM_OFFLINE:
1138         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1139         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1140                 break;
1141         }
1142 out:
1143         return notifier_from_errno(ret);
1144 }
1145 #endif /* CONFIG_NUMA */
1146
1147 /*
1148  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1149  */
1150 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1151                                 int nodeid)
1152 {
1153         struct kmem_cache_node *ptr;
1154
1155         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1156         BUG_ON(!ptr);
1157
1158         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1159         /*
1160          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1161          */
1162         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1163
1164         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1165         cachep->node[nodeid] = ptr;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1170  * size of kmem_cache_node.
1171  */
1172 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1173 {
1174         int node;
1175
1176         for_each_online_node(node) {
1177                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1178                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1179                     REAPTIMEOUT_NODE +
1180                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1186  * before smp_init().
1187  */
1188 void __init kmem_cache_init(void)
1189 {
1190         int i;
1191
1192         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1193
1194         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1195                 use_alien_caches = 0;
1196
1197         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1198                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1199
1200         /*
1201          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1202          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1203          * not overridden on the command line.
1204          */
1205         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1206                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1207
1208         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1209          * from caches that do not exist yet:
1210          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1211          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1212          *    kmem_cache is statically allocated.
1213          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1214          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1215          *    array at the end of the bootstrap.
1216          * 2) Create the first kmalloc cache.
1217          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1218          *    An __init data area is used for the head array.
1219          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1220          *    head arrays.
1221          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1222          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1223          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1224          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1225          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1226          */
1227
1228         /* 1) create the kmem_cache */
1229
1230         /*
1231          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1232          */
1233         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1234                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1235                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1236                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1237         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1238         slab_state = PARTIAL;
1239
1240         /*
1241          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1242          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1243          */
1244         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1245                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name[KMALLOC_NORMAL],
1246                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].size,
1247                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS, 0,
1248                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].size);
1249         slab_state = PARTIAL_NODE;
1250         setup_kmalloc_cache_index_table();
1251
1252         slab_early_init = 0;
1253
1254         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1255         {
1256                 int nid;
1257
1258                 for_each_online_node(nid) {
1259                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1260
1261                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1262                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1263                 }
1264         }
1265
1266         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1267 }
1268
1269 void __init kmem_cache_init_late(void)
1270 {
1271         struct kmem_cache *cachep;
1272
1273         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1274         mutex_lock(&slab_mutex);
1275         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1276                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1277                         BUG();
1278         mutex_unlock(&slab_mutex);
1279
1280         /* Done! */
1281         slab_state = FULL;
1282
1283 #ifdef CONFIG_NUMA
1284         /*
1285          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1286          * node.
1287          */
1288         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1289 #endif
1290
1291         /*
1292          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1293          * of the kernel is not yet operational.
1294          */
1295 }
1296
1297 static int __init cpucache_init(void)
1298 {
1299         int ret;
1300
1301         /*
1302          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1303          */
1304         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1305                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1306         WARN_ON(ret < 0);
1307
1308         return 0;
1309 }
1310 __initcall(cpucache_init);
1311
1312 static noinline void
1313 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1314 {
1315 #if DEBUG
1316         struct kmem_cache_node *n;
1317         unsigned long flags;
1318         int node;
1319         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1320                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1321
1322         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1323                 return;
1324
1325         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1326                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1327         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1328                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1329
1330         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1331                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1332
1333                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1334                 total_slabs = n->total_slabs;
1335                 free_slabs = n->free_slabs;
1336                 free_objs = n->free_objects;
1337                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1338
1339                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1340                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1341                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1342                         total_slabs * cachep->num);
1343         }
1344 #endif
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1349  * kmem_cache_node ->list_lock.
1350  *
1351  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1352  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1353  * would be relatively rare and ignorable.
1354  */
1355 static struct slab *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1356                                                                 int nodeid)
1357 {
1358         struct folio *folio;
1359         struct slab *slab;
1360
1361         flags |= cachep->allocflags;
1362
1363         folio = (struct folio *) __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1364         if (!folio) {
1365                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1366                 return NULL;
1367         }
1368
1369         slab = folio_slab(folio);
1370
1371         account_slab(slab, cachep->gfporder, cachep, flags);
1372         __folio_set_slab(folio);
1373         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1374         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(folio_page(folio, 0)))
1375                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1376
1377         return slab;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Interface to system's page release.
1382  */
1383 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1384 {
1385         int order = cachep->gfporder;
1386         struct folio *folio = slab_folio(slab);
1387
1388         BUG_ON(!folio_test_slab(folio));
1389         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
1390         __folio_clear_slab(folio);
1391         page_mapcount_reset(folio_page(folio, 0));
1392         folio->mapping = NULL;
1393
1394         if (current->reclaim_state)
1395                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += 1 << order;
1396         unaccount_slab(slab, order, cachep);
1397         __free_pages(folio_page(folio, 0), order);
1398 }
1399
1400 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1401 {
1402         struct kmem_cache *cachep;
1403         struct slab *slab;
1404
1405         slab = container_of(head, struct slab, rcu_head);
1406         cachep = slab->slab_cache;
1407
1408         kmem_freepages(cachep, slab);
1409 }
1410
1411 #if DEBUG
1412 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1413 {
1414         if (debug_pagealloc_enabled_static() && OFF_SLAB(cachep) &&
1415                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1416                 return true;
1417
1418         return false;
1419 }
1420
1421 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1422 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int map)
1423 {
1424         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1425                 return;
1426
1427         __kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1428 }
1429
1430 #else
1431 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1432                                 int map) {}
1433
1434 #endif
1435
1436 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1437 {
1438         int size = cachep->object_size;
1439         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1440
1441         memset(addr, val, size);
1442         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1443 }
1444
1445 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1446 {
1447         int i;
1448         unsigned char error = 0;
1449         int bad_count = 0;
1450
1451         pr_err("%03x: ", offset);
1452         for (i = 0; i < limit; i++) {
1453                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1454                         error = data[offset + i];
1455                         bad_count++;
1456                 }
1457         }
1458         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1459                         &data[offset], limit, 1);
1460
1461         if (bad_count == 1) {
1462                 error ^= POISON_FREE;
1463                 if (!(error & (error - 1))) {
1464                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1465 #ifdef CONFIG_X86
1466                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1467 #else
1468                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1469 #endif
1470                 }
1471         }
1472 }
1473 #endif
1474
1475 #if DEBUG
1476
1477 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1478 {
1479         int i, size;
1480         char *realobj;
1481
1482         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1483                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1484                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1485                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1486         }
1487
1488         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1489                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1490         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1491         size = cachep->object_size;
1492         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1493                 int limit;
1494                 limit = 16;
1495                 if (i + limit > size)
1496                         limit = size - i;
1497                 dump_line(realobj, i, limit);
1498         }
1499 }
1500
1501 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1502 {
1503         char *realobj;
1504         int size, i;
1505         int lines = 0;
1506
1507         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1508                 return;
1509
1510         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1511         size = cachep->object_size;
1512
1513         for (i = 0; i < size; i++) {
1514                 char exp = POISON_FREE;
1515                 if (i == size - 1)
1516                         exp = POISON_END;
1517                 if (realobj[i] != exp) {
1518                         int limit;
1519                         /* Mismatch ! */
1520                         /* Print header */
1521                         if (lines == 0) {
1522                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1523                                        print_tainted(), cachep->name,
1524                                        realobj, size);
1525                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1526                         }
1527                         /* Hexdump the affected line */
1528                         i = (i / 16) * 16;
1529                         limit = 16;
1530                         if (i + limit > size)
1531                                 limit = size - i;
1532                         dump_line(realobj, i, limit);
1533                         i += 16;
1534                         lines++;
1535                         /* Limit to 5 lines */
1536                         if (lines > 5)
1537                                 break;
1538                 }
1539         }
1540         if (lines != 0) {
1541                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1542                  * exist:
1543                  */
1544                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
1545                 unsigned int objnr;
1546
1547                 objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
1548                 if (objnr) {
1549                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr - 1);
1550                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1551                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1552                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1553                 }
1554                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1555                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr + 1);
1556                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1557                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1558                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1559                 }
1560         }
1561 }
1562 #endif
1563
1564 #if DEBUG
1565 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1566                                                 struct slab *slab)
1567 {
1568         int i;
1569
1570         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1571                 poison_obj(cachep, slab->freelist - obj_offset(cachep),
1572                         POISON_FREE);
1573         }
1574
1575         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1576                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
1577
1578                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1579                         check_poison_obj(cachep, objp);
1580                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
1581                 }
1582                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1583                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1584                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1585                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1586                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1587                 }
1588         }
1589 }
1590 #else
1591 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1592                                                 struct slab *slab)
1593 {
1594 }
1595 #endif
1596
1597 /**
1598  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1599  * @cachep: cache pointer being destroyed
1600  * @slab: slab being destroyed
1601  *
1602  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1603  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache. The
1604  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1605  */
1606 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1607 {
1608         void *freelist;
1609
1610         freelist = slab->freelist;
1611         slab_destroy_debugcheck(cachep, slab);
1612         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1613                 call_rcu(&slab->rcu_head, kmem_rcu_free);
1614         else
1615                 kmem_freepages(cachep, slab);
1616
1617         /*
1618          * From now on, we don't use freelist
1619          * although actual page can be freed in rcu context
1620          */
1621         if (OFF_SLAB(cachep))
1622                 kfree(freelist);
1623 }
1624
1625 /*
1626  * Update the size of the caches before calling slabs_destroy as it may
1627  * recursively call kfree.
1628  */
1629 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1630 {
1631         struct slab *slab, *n;
1632
1633         list_for_each_entry_safe(slab, n, list, slab_list) {
1634                 list_del(&slab->slab_list);
1635                 slab_destroy(cachep, slab);
1636         }
1637 }
1638
1639 /**
1640  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1641  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1642  * @size: size of objects to be created in this cache.
1643  * @flags: slab allocation flags
1644  *
1645  * Also calculates the number of objects per slab.
1646  *
1647  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1648  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1649  * towards high-order requests, this should be changed.
1650  *
1651  * Return: number of left-over bytes in a slab
1652  */
1653 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1654                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1655 {
1656         size_t left_over = 0;
1657         int gfporder;
1658
1659         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1660                 unsigned int num;
1661                 size_t remainder;
1662
1663                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1664                 if (!num)
1665                         continue;
1666
1667                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1668                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1669                         break;
1670
1671                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1672                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1673                         size_t freelist_size;
1674                         size_t freelist_cache_size;
1675
1676                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1677                         if (freelist_size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE) {
1678                                 freelist_cache_size = PAGE_SIZE << get_order(freelist_size);
1679                         } else {
1680                                 freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1681                                 if (!freelist_cache)
1682                                         continue;
1683                                 freelist_cache_size = freelist_cache->size;
1684
1685                                 /*
1686                                  * Needed to avoid possible looping condition
1687                                  * in cache_grow_begin()
1688                                  */
1689                                 if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1690                                         continue;
1691                         }
1692
1693                         /* check if off slab has enough benefit */
1694                         if (freelist_cache_size > cachep->size / 2)
1695                                 continue;
1696                 }
1697
1698                 /* Found something acceptable - save it away */
1699                 cachep->num = num;
1700                 cachep->gfporder = gfporder;
1701                 left_over = remainder;
1702
1703                 /*
1704                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1705                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1706                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1707                  */
1708                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1709                         break;
1710
1711                 /*
1712                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1713                  * currently bad for the gfp()s.
1714                  */
1715                 if (gfporder >= slab_max_order)
1716                         break;
1717
1718                 /*
1719                  * Acceptable internal fragmentation?
1720                  */
1721                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1722                         break;
1723         }
1724         return left_over;
1725 }
1726
1727 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1728                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1729 {
1730         int cpu;
1731         size_t size;
1732         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1733
1734         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1735         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1736
1737         if (!cpu_cache)
1738                 return NULL;
1739
1740         for_each_possible_cpu(cpu) {
1741                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1742                                 entries, batchcount);
1743         }
1744
1745         return cpu_cache;
1746 }
1747
1748 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1749 {
1750         if (slab_state >= FULL)
1751                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1752
1753         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1754         if (!cachep->cpu_cache)
1755                 return 1;
1756
1757         if (slab_state == DOWN) {
1758                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1759                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1760         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1761                 /* For kmem_cache_node */
1762                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1763         } else {
1764                 int node;
1765
1766                 for_each_online_node(node) {
1767                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1768                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1769                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1770                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1771                 }
1772         }
1773
1774         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1775                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1776                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1777
1778         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1779         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1780         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1781         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1782         cachep->batchcount = 1;
1783         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1784         return 0;
1785 }
1786
1787 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1788         slab_flags_t flags, const char *name)
1789 {
1790         return flags;
1791 }
1792
1793 struct kmem_cache *
1794 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1795                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1796 {
1797         struct kmem_cache *cachep;
1798
1799         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1800         if (cachep) {
1801                 cachep->refcount++;
1802
1803                 /*
1804                  * Adjust the object sizes so that we clear
1805                  * the complete object on kzalloc.
1806                  */
1807                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1808         }
1809         return cachep;
1810 }
1811
1812 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1813                         size_t size, slab_flags_t flags)
1814 {
1815         size_t left;
1816
1817         cachep->num = 0;
1818
1819         /*
1820          * If slab auto-initialization on free is enabled, store the freelist
1821          * off-slab, so that its contents don't end up in one of the allocated
1822          * objects.
1823          */
1824         if (unlikely(slab_want_init_on_free(cachep)))
1825                 return false;
1826
1827         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1828                 return false;
1829
1830         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1831                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1832         if (!cachep->num)
1833                 return false;
1834
1835         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1836                 return false;
1837
1838         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1839
1840         return true;
1841 }
1842
1843 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1844                         size_t size, slab_flags_t flags)
1845 {
1846         size_t left;
1847
1848         cachep->num = 0;
1849
1850         /*
1851          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1852          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1853          */
1854         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1855                 return false;
1856
1857         /*
1858          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1859          * off-slab (should allow better packing of objs).
1860          */
1861         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1862         if (!cachep->num)
1863                 return false;
1864
1865         /*
1866          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1867          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1868          */
1869         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1870                 return false;
1871
1872         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1873
1874         return true;
1875 }
1876
1877 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1878                         size_t size, slab_flags_t flags)
1879 {
1880         size_t left;
1881
1882         cachep->num = 0;
1883
1884         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1885         if (!cachep->num)
1886                 return false;
1887
1888         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1889
1890         return true;
1891 }
1892
1893 /**
1894  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1895  * @cachep: cache management descriptor
1896  * @flags: SLAB flags
1897  *
1898  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1899  * Cannot be called within an int, but can be interrupted.
1900  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1901  *
1902  * The flags are
1903  *
1904  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1905  * to catch references to uninitialised memory.
1906  *
1907  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1908  * for buffer overruns.
1909  *
1910  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1911  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1912  * as davem.
1913  *
1914  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1915  */
1916 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1917 {
1918         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1919         gfp_t gfp;
1920         int err;
1921         unsigned int size = cachep->size;
1922
1923 #if DEBUG
1924 #if FORCED_DEBUG
1925         /*
1926          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1927          * large objects, if the increased size would increase the object size
1928          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1929          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1930          */
1931         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1932                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1933                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1934         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1935                 flags |= SLAB_POISON;
1936 #endif
1937 #endif
1938
1939         /*
1940          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1941          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1942          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1943          */
1944         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1945
1946         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1947                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1948                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1949                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1950                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1951         }
1952
1953         /* 3) caller mandated alignment */
1954         if (ralign < cachep->align) {
1955                 ralign = cachep->align;
1956         }
1957         /* disable debug if necessary */
1958         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1959                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1960         /*
1961          * 4) Store it.
1962          */
1963         cachep->align = ralign;
1964         cachep->colour_off = cache_line_size();
1965         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1966         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1967                 cachep->colour_off = cachep->align;
1968
1969         if (slab_is_available())
1970                 gfp = GFP_KERNEL;
1971         else
1972                 gfp = GFP_NOWAIT;
1973
1974 #if DEBUG
1975
1976         /*
1977          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
1978          * into align above.
1979          */
1980         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1981                 /* add space for red zone words */
1982                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
1983                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
1984         }
1985         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
1986                 /* user store requires one word storage behind the end of
1987                  * the real object. But if the second red zone needs to be
1988                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
1989                  */
1990                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
1991                         size += REDZONE_ALIGN;
1992                 else
1993                         size += BYTES_PER_WORD;
1994         }
1995 #endif
1996
1997         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
1998
1999         size = ALIGN(size, cachep->align);
2000         /*
2001          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2002          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2003          */
2004         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2005                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2006
2007 #if DEBUG
2008         /*
2009          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2010          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2011          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2012          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2013          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2014          */
2015         if (debug_pagealloc_enabled_static() && (flags & SLAB_POISON) &&
2016                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2017                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2018                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2019
2020                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2021                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2022                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2023                                 size = tmp_size;
2024                                 goto done;
2025                         }
2026                 }
2027         }
2028 #endif
2029
2030         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2031                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2032                 goto done;
2033         }
2034
2035         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2036                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2037                 goto done;
2038         }
2039
2040         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2041                 goto done;
2042
2043         return -E2BIG;
2044
2045 done:
2046         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2047         cachep->flags = flags;
2048         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2049         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2050                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2051         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2052                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2053         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2054                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2055         cachep->size = size;
2056         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2057
2058 #if DEBUG
2059         /*
2060          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2061          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2062          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2063          */
2064         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2065                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2066                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2067                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2068 #endif
2069
2070         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2071         if (err) {
2072                 __kmem_cache_release(cachep);
2073                 return err;
2074         }
2075
2076         return 0;
2077 }
2078
2079 #if DEBUG
2080 static void check_irq_off(void)
2081 {
2082         BUG_ON(!irqs_disabled());
2083 }
2084
2085 static void check_irq_on(void)
2086 {
2087         BUG_ON(irqs_disabled());
2088 }
2089
2090 static void check_mutex_acquired(void)
2091 {
2092         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2093 }
2094
2095 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2096 {
2097 #ifdef CONFIG_SMP
2098         check_irq_off();
2099         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2100 #endif
2101 }
2102
2103 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2104 {
2105 #ifdef CONFIG_SMP
2106         check_irq_off();
2107         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2108 #endif
2109 }
2110
2111 #else
2112 #define check_irq_off() do { } while(0)
2113 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2114 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2115 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2116 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2117 #endif
2118
2119 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2120                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2121 {
2122         int tofree;
2123
2124         if (!ac || !ac->avail)
2125                 return;
2126
2127         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2128         if (tofree > ac->avail)
2129                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2130
2131         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2132         ac->avail -= tofree;
2133         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2134 }
2135
2136 static void do_drain(void *arg)
2137 {
2138         struct kmem_cache *cachep = arg;
2139         struct array_cache *ac;
2140         int node = numa_mem_id();
2141         struct kmem_cache_node *n;
2142         LIST_HEAD(list);
2143
2144         check_irq_off();
2145         ac = cpu_cache_get(cachep);
2146         n = get_node(cachep, node);
2147         spin_lock(&n->list_lock);
2148         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2149         spin_unlock(&n->list_lock);
2150         ac->avail = 0;
2151         slabs_destroy(cachep, &list);
2152 }
2153
2154 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2155 {
2156         struct kmem_cache_node *n;
2157         int node;
2158         LIST_HEAD(list);
2159
2160         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2161         check_irq_on();
2162         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2163                 if (n->alien)
2164                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2165
2166         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2167                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2168                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2169                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2170
2171                 slabs_destroy(cachep, &list);
2172         }
2173 }
2174
2175 /*
2176  * Remove slabs from the list of free slabs.
2177  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2178  *
2179  * Returns the actual number of slabs released.
2180  */
2181 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2182                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2183 {
2184         struct list_head *p;
2185         int nr_freed;
2186         struct slab *slab;
2187
2188         nr_freed = 0;
2189         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2190
2191                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2192                 p = n->slabs_free.prev;
2193                 if (p == &n->slabs_free) {
2194                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2195                         goto out;
2196                 }
2197
2198                 slab = list_entry(p, struct slab, slab_list);
2199                 list_del(&slab->slab_list);
2200                 n->free_slabs--;
2201                 n->total_slabs--;
2202                 /*
2203                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2204                  * to the cache.
2205                  */
2206                 n->free_objects -= cache->num;
2207                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2208                 slab_destroy(cache, slab);
2209                 nr_freed++;
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         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         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_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         spin_lock(&n->list_lock);
2836         slab = get_first_slab(n, true);
2837         if (!slab) {
2838                 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         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         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         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         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         spin_unlock(&n->list_lock);
3169         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3170         return obj;
3171
3172 must_grow:
3173         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         return objp;
3259 }
3260
3261 static __always_inline void *
3262 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3263            size_t orig_size, unsigned long caller)
3264 {
3265         return slab_alloc_node(cachep, lru, flags, NUMA_NO_NODE, orig_size,
3266                                caller);
3267 }
3268
3269 /*
3270  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3271  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3272  */
3273 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3274                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3275 {
3276         int i;
3277         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3278         struct slab *slab;
3279
3280         n->free_objects += nr_objects;
3281
3282         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3283                 void *objp;
3284                 struct slab *slab;
3285
3286                 objp = objpp[i];
3287
3288                 slab = virt_to_slab(objp);
3289                 list_del(&slab->slab_list);
3290                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3291                 slab_put_obj(cachep, slab, objp);
3292                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3293
3294                 /* fixup slab chains */
3295                 if (slab->active == 0) {
3296                         list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
3297                         n->free_slabs++;
3298                 } else {
3299                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3300                          * partial list on free - maximum time for the
3301                          * other objects to be freed, too.
3302                          */
3303                         list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
3304                 }
3305         }
3306
3307         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3308                 n->free_objects -= cachep->num;
3309
3310                 slab = list_last_entry(&n->slabs_free, struct slab, slab_list);
3311                 list_move(&slab->slab_list, list);
3312                 n->free_slabs--;
3313                 n->total_slabs--;
3314         }
3315 }
3316
3317 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3318 {
3319         int batchcount;
3320         struct kmem_cache_node *n;
3321         int node = numa_mem_id();
3322         LIST_HEAD(list);
3323
3324         batchcount = ac->batchcount;
3325
3326         check_irq_off();
3327         n = get_node(cachep, node);
3328         spin_lock(&n->list_lock);
3329         if (n->shared) {
3330                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3331                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3332                 if (max) {
3333                         if (batchcount > max)
3334                                 batchcount = max;
3335                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3336                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3337                         shared_array->avail += batchcount;
3338                         goto free_done;
3339                 }
3340         }
3341
3342         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3343 free_done:
3344 #if STATS
3345         {
3346                 int i = 0;
3347                 struct slab *slab;
3348
3349                 list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
3350                         BUG_ON(slab->active);
3351
3352                         i++;
3353                 }
3354                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3355         }
3356 #endif
3357         spin_unlock(&n->list_lock);
3358         ac->avail -= batchcount;
3359         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3360         slabs_destroy(cachep, &list);
3361 }
3362
3363 /*
3364  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3365  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3366  */
3367 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3368                                          unsigned long caller)
3369 {
3370         bool init;
3371
3372         memcg_slab_free_hook(cachep, virt_to_slab(objp), &objp, 1);
3373
3374         if (is_kfence_address(objp)) {
3375                 kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3376                 __kfence_free(objp);
3377                 return;
3378         }
3379
3380         /*
3381          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
3382          * kasan_slab_free and initialization memset must be
3383          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
3384          */
3385         init = slab_want_init_on_free(cachep);
3386         if (init && !kasan_has_integrated_init())
3387                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3388         /* KASAN might put objp into memory quarantine, delaying its reuse. */
3389         if (kasan_slab_free(cachep, objp, init))
3390                 return;
3391
3392         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
3393         if (!(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
3394                 __kcsan_check_access(objp, cachep->object_size,
3395                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
3396
3397         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3398 }
3399
3400 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3401                 unsigned long caller)
3402 {
3403         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3404
3405         check_irq_off();
3406         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3407         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3408
3409         /*
3410          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3411          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3412          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3413          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3414          * the cache.
3415          */
3416         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3417                 return;
3418
3419         if (ac->avail < ac->limit) {
3420                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3421         } else {
3422                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3423                 cache_flusharray(cachep, ac);
3424         }
3425
3426         if (sk_memalloc_socks()) {
3427                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
3428
3429                 if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab))) {
3430                         cache_free_pfmemalloc(cachep, slab, objp);
3431                         return;
3432                 }
3433         }
3434
3435         __free_one(ac, objp);
3436 }
3437
3438 static __always_inline
3439 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3440                              gfp_t flags)
3441 {
3442         void *ret = slab_alloc(cachep, lru, flags, cachep->object_size, _RET_IP_);
3443
3444         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, NUMA_NO_NODE);
3445
3446         return ret;
3447 }
3448
3449 /**
3450  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3451  * @cachep: The cache to allocate from.
3452  * @flags: See kmalloc().
3453  *
3454  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3455  * if the cache has no available objects.
3456  *
3457  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3458  */
3459 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3460 {
3461         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, NULL, flags);
3462 }
3463 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3464
3465 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3466                            gfp_t flags)
3467 {
3468         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, lru, flags);
3469 }
3470 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3471
3472 static __always_inline void
3473 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3474                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3475 {
3476         size_t i;
3477
3478         for (i = 0; i < size; i++)
3479                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3480 }
3481
3482 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3483                           void **p)
3484 {
3485         size_t i;
3486         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3487
3488         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
3489         if (!s)
3490                 return 0;
3491
3492         local_irq_disable();
3493         for (i = 0; i < size; i++) {
3494                 void *objp = kfence_alloc(s, s->object_size, flags) ?:
3495                              __do_cache_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE);
3496
3497                 if (unlikely(!objp))
3498                         goto error;
3499                 p[i] = objp;
3500         }
3501         local_irq_enable();
3502
3503         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3504
3505         /*
3506          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3507          * Done outside of the IRQ disabled section.
3508          */
3509         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3510                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3511         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3512         return size;
3513 error:
3514         local_irq_enable();
3515         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3516         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3517         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3518         return 0;
3519 }
3520 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3521
3522 /**
3523  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3524  * @cachep: The cache to allocate from.
3525  * @flags: See kmalloc().
3526  * @nodeid: node number of the target node.
3527  *
3528  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3529  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3530  *
3531  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3532  *
3533  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3534  */
3535 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3536 {
3537         void *ret = slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid, cachep->object_size, _RET_IP_);
3538
3539         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, nodeid);
3540
3541         return ret;
3542 }
3543 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3544
3545 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3546                              int nodeid, size_t orig_size,
3547                              unsigned long caller)
3548 {
3549         return slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid,
3550                                orig_size, caller);
3551 }
3552
3553 #ifdef CONFIG_PRINTK
3554 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
3555 {
3556         struct kmem_cache *cachep;
3557         unsigned int objnr;
3558         void *objp;
3559
3560         kpp->kp_ptr = object;
3561         kpp->kp_slab = slab;
3562         cachep = slab->slab_cache;
3563         kpp->kp_slab_cache = cachep;
3564         objp = object - obj_offset(cachep);
3565         kpp->kp_data_offset = obj_offset(cachep);
3566         slab = virt_to_slab(objp);
3567         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
3568         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr);
3569         kpp->kp_objp = objp;
3570         if (DEBUG && cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3571                 kpp->kp_ret = *dbg_userword(cachep, objp);
3572 }
3573 #endif
3574
3575 static __always_inline
3576 void __do_kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3577                           unsigned long caller)
3578 {
3579         unsigned long flags;
3580
3581         local_irq_save(flags);
3582         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3583         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3584                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3585         __cache_free(cachep, objp, caller);
3586         local_irq_restore(flags);
3587 }
3588
3589 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3590                        unsigned long caller)
3591 {
3592         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, caller);
3593 }
3594
3595 /**
3596  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3597  * @cachep: The cache the allocation was from.
3598  * @objp: The previously allocated object.
3599  *
3600  * Free an object which was previously allocated from this
3601  * cache.
3602  */
3603 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3604 {
3605         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3606         if (!cachep)
3607                 return;
3608
3609         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp, cachep);
3610         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3611 }
3612 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3613
3614 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3615 {
3616
3617         local_irq_disable();
3618         for (int i = 0; i < size; i++) {
3619                 void *objp = p[i];
3620                 struct kmem_cache *s;
3621
3622                 if (!orig_s) {
3623                         struct folio *folio = virt_to_folio(objp);
3624
3625                         /* called via kfree_bulk */
3626                         if (!folio_test_slab(folio)) {
3627                                 local_irq_enable();
3628                                 free_large_kmalloc(folio, objp);
3629                                 local_irq_disable();
3630                                 continue;
3631                         }
3632                         s = folio_slab(folio)->slab_cache;
3633                 } else {
3634                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3635                 }
3636
3637                 if (!s)
3638                         continue;
3639
3640                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3641                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3642                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3643
3644                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3645         }
3646         local_irq_enable();
3647
3648         /* FIXME: add tracing */
3649 }
3650 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3651
3652 /*
3653  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3654  */
3655 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3656 {
3657         int ret;
3658         int node;
3659         struct kmem_cache_node *n;
3660
3661         for_each_online_node(node) {
3662                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3663                 if (ret)
3664                         goto fail;
3665
3666         }
3667
3668         return 0;
3669
3670 fail:
3671         if (!cachep->list.next) {
3672                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3673                 node--;
3674                 while (node >= 0) {
3675                         n = get_node(cachep, node);
3676                         if (n) {
3677                                 kfree(n->shared);
3678                                 free_alien_cache(n->alien);
3679                                 kfree(n);
3680                                 cachep->node[node] = NULL;
3681                         }
3682                         node--;
3683                 }
3684         }
3685         return -ENOMEM;
3686 }
3687
3688 /* Always called with the slab_mutex held */
3689 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3690                             int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3691 {
3692         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3693         int cpu;
3694
3695         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3696         if (!cpu_cache)
3697                 return -ENOMEM;
3698
3699         prev = cachep->cpu_cache;
3700         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3701         /*
3702          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3703          * cpus, so skip the IPIs.
3704          */
3705         if (prev)
3706                 kick_all_cpus_sync();
3707
3708         check_irq_on();
3709         cachep->batchcount = batchcount;
3710         cachep->limit = limit;
3711         cachep->shared = shared;
3712
3713         if (!prev)
3714                 goto setup_node;
3715
3716         for_each_online_cpu(cpu) {
3717                 LIST_HEAD(list);
3718                 int node;
3719                 struct kmem_cache_node *n;
3720                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3721
3722                 node = cpu_to_mem(cpu);
3723                 n = get_node(cachep, node);
3724                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3725                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3726                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3727                 slabs_destroy(cachep, &list);
3728         }
3729         free_percpu(prev);
3730
3731 setup_node:
3732         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3733 }
3734
3735 /* Called with slab_mutex held always */
3736 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3737 {
3738         int err;
3739         int limit = 0;
3740         int shared = 0;
3741         int batchcount = 0;
3742
3743         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3744         if (err)
3745                 goto end;
3746
3747         /*
3748          * The head array serves three purposes:
3749          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3750          * - reduce the number of spinlock operations.
3751          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3752          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3753          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3754          * Bonwick.
3755          */
3756         if (cachep->size > 131072)
3757                 limit = 1;
3758         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3759                 limit = 8;
3760         else if (cachep->size > 1024)
3761                 limit = 24;
3762         else if (cachep->size > 256)
3763                 limit = 54;
3764         else
3765                 limit = 120;
3766
3767         /*
3768          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3769          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3770          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3771          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3772          * replaces Bonwick's magazine layer.
3773          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3774          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3775          */
3776         shared = 0;
3777         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3778                 shared = 8;
3779
3780 #if DEBUG
3781         /*
3782          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3783          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3784          */
3785         if (limit > 32)
3786                 limit = 32;
3787 #endif
3788         batchcount = (limit + 1) / 2;
3789         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3790 end:
3791         if (err)
3792                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3793                        cachep->name, -err);
3794         return err;
3795 }
3796
3797 /*
3798  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3799  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3800  * if drain_array() is used on the shared array.
3801  */
3802 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3803                          struct array_cache *ac, int node)
3804 {
3805         LIST_HEAD(list);
3806
3807         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3808         check_mutex_acquired();
3809
3810         if (!ac || !ac->avail)
3811                 return;
3812
3813         if (ac->touched) {
3814                 ac->touched = 0;
3815                 return;
3816         }
3817
3818         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3819         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3820         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3821
3822         slabs_destroy(cachep, &list);
3823 }
3824
3825 /**
3826  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3827  * @w: work descriptor
3828  *
3829  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3830  * Purpose:
3831  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3832  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3833  *
3834  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3835  * again on the next iteration.
3836  */
3837 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3838 {
3839         struct kmem_cache *searchp;
3840         struct kmem_cache_node *n;
3841         int node = numa_mem_id();
3842         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3843
3844         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3845                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3846                 goto out;
3847
3848         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3849                 check_irq_on();
3850
3851                 /*
3852                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3853                  * have established with reasonable certainty that
3854                  * we can do some work if the lock was obtained.
3855                  */
3856                 n = get_node(searchp, node);
3857
3858                 reap_alien(searchp, n);
3859
3860                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3861
3862                 /*
3863                  * These are racy checks but it does not matter
3864                  * if we skip one check or scan twice.
3865                  */
3866                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3867                         goto next;
3868
3869                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3870
3871                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3872
3873                 if (n->free_touched)
3874                         n->free_touched = 0;
3875                 else {
3876                         int freed;
3877
3878                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3879                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3880                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3881                 }
3882 next:
3883                 cond_resched();
3884         }
3885         check_irq_on();
3886         mutex_unlock(&slab_mutex);
3887         next_reap_node();
3888 out:
3889         /* Set up the next iteration */
3890         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
3891                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3892 }
3893
3894 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
3895 {
3896         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
3897         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
3898         unsigned long free_slabs = 0;
3899         int node;
3900         struct kmem_cache_node *n;
3901
3902         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
3903                 check_irq_on();
3904                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3905
3906                 total_slabs += n->total_slabs;
3907                 free_slabs += n->free_slabs;
3908                 free_objs += n->free_objects;
3909
3910                 if (n->shared)
3911                         shared_avail += n->shared->avail;
3912
3913                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3914         }
3915         num_objs = total_slabs * cachep->num;
3916         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
3917         active_objs = num_objs - free_objs;
3918
3919         sinfo->active_objs = active_objs;
3920         sinfo->num_objs = num_objs;
3921         sinfo->active_slabs = active_slabs;
3922         sinfo->num_slabs = total_slabs;
3923         sinfo->shared_avail = shared_avail;
3924         sinfo->limit = cachep->limit;
3925         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
3926         sinfo->shared = cachep->shared;
3927         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
3928         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
3929 }
3930
3931 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
3932 {
3933 #if STATS
3934         {                       /* node stats */
3935                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3936                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3937                 unsigned long grown = cachep->grown;
3938                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3939                 unsigned long errors = cachep->errors;
3940                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3941                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3942                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3943                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3944
3945                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
3946                            allocs, high, grown,
3947                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3948                            node_frees, overflows);
3949         }
3950         /* cpu stats */
3951         {
3952                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3953                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3954                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3955                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3956
3957                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3958                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3959         }
3960 #endif
3961 }
3962
3963 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3964 /**
3965  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3966  * @file: unused
3967  * @buffer: user buffer
3968  * @count: data length
3969  * @ppos: unused
3970  *
3971  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
3972  */
3973 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
3974                        size_t count, loff_t *ppos)
3975 {
3976         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3977         int limit, batchcount, shared, res;
3978         struct kmem_cache *cachep;
3979
3980         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3981                 return -EINVAL;
3982         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3983                 return -EFAULT;
3984         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3985
3986         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3987         if (!tmp)
3988                 return -EINVAL;
3989         *tmp = '\0';
3990         tmp++;
3991         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3992                 return -EINVAL;
3993
3994         /* Find the cache in the chain of caches. */
3995         mutex_lock(&slab_mutex);
3996         res = -EINVAL;
3997         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
3998                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3999                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4000                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4001                                 res = 0;
4002                         } else {
4003                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4004                                                        batchcount, shared,
4005                                                        GFP_KERNEL);
4006                         }
4007                         break;
4008                 }
4009         }
4010         mutex_unlock(&slab_mutex);
4011         if (res >= 0)
4012                 res = count;
4013         return res;
4014 }
4015
4016 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4017 /*
4018  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4019  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4020  * cache's usercopy region.
4021  *
4022  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4023  * to indicate an error.
4024  */
4025 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4026                          const struct slab *slab, bool to_user)
4027 {
4028         struct kmem_cache *cachep;
4029         unsigned int objnr;
4030         unsigned long offset;
4031
4032         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4033
4034         /* Find and validate object. */
4035         cachep = slab->slab_cache;
4036         objnr = obj_to_index(cachep, slab, (void *)ptr);
4037         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4038
4039         /* Find offset within object. */
4040         if (is_kfence_address(ptr))
4041                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4042         else
4043                 offset = ptr - index_to_obj(cachep, slab, objnr) - obj_offset(cachep);
4044
4045         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4046         if (offset >= cachep->useroffset &&
4047             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4048             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4049                 return;
4050
4051         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4052 }
4053 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */