Merge tag 'mm-nonmm-stable-2022-10-11' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[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                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, 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
1675                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1676                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1677                         if (!freelist_cache)
1678                                 continue;
1679
1680                         /*
1681                          * Needed to avoid possible looping condition
1682                          * in cache_grow_begin()
1683                          */
1684                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1685                                 continue;
1686
1687                         /* check if off slab has enough benefit */
1688                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1689                                 continue;
1690                 }
1691
1692                 /* Found something acceptable - save it away */
1693                 cachep->num = num;
1694                 cachep->gfporder = gfporder;
1695                 left_over = remainder;
1696
1697                 /*
1698                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1699                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1700                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1701                  */
1702                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1703                         break;
1704
1705                 /*
1706                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1707                  * currently bad for the gfp()s.
1708                  */
1709                 if (gfporder >= slab_max_order)
1710                         break;
1711
1712                 /*
1713                  * Acceptable internal fragmentation?
1714                  */
1715                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1716                         break;
1717         }
1718         return left_over;
1719 }
1720
1721 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1722                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1723 {
1724         int cpu;
1725         size_t size;
1726         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1727
1728         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1729         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1730
1731         if (!cpu_cache)
1732                 return NULL;
1733
1734         for_each_possible_cpu(cpu) {
1735                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1736                                 entries, batchcount);
1737         }
1738
1739         return cpu_cache;
1740 }
1741
1742 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1743 {
1744         if (slab_state >= FULL)
1745                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1746
1747         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1748         if (!cachep->cpu_cache)
1749                 return 1;
1750
1751         if (slab_state == DOWN) {
1752                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1753                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1754         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1755                 /* For kmem_cache_node */
1756                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1757         } else {
1758                 int node;
1759
1760                 for_each_online_node(node) {
1761                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1762                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1763                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1764                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1765                 }
1766         }
1767
1768         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1769                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1770                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1771
1772         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1773         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1774         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1775         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1776         cachep->batchcount = 1;
1777         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1778         return 0;
1779 }
1780
1781 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1782         slab_flags_t flags, const char *name)
1783 {
1784         return flags;
1785 }
1786
1787 struct kmem_cache *
1788 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1789                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1790 {
1791         struct kmem_cache *cachep;
1792
1793         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1794         if (cachep) {
1795                 cachep->refcount++;
1796
1797                 /*
1798                  * Adjust the object sizes so that we clear
1799                  * the complete object on kzalloc.
1800                  */
1801                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1802         }
1803         return cachep;
1804 }
1805
1806 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1807                         size_t size, slab_flags_t flags)
1808 {
1809         size_t left;
1810
1811         cachep->num = 0;
1812
1813         /*
1814          * If slab auto-initialization on free is enabled, store the freelist
1815          * off-slab, so that its contents don't end up in one of the allocated
1816          * objects.
1817          */
1818         if (unlikely(slab_want_init_on_free(cachep)))
1819                 return false;
1820
1821         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1822                 return false;
1823
1824         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1825                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1826         if (!cachep->num)
1827                 return false;
1828
1829         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1830                 return false;
1831
1832         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1833
1834         return true;
1835 }
1836
1837 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1838                         size_t size, slab_flags_t flags)
1839 {
1840         size_t left;
1841
1842         cachep->num = 0;
1843
1844         /*
1845          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1846          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1847          */
1848         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1849                 return false;
1850
1851         /*
1852          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1853          * off-slab (should allow better packing of objs).
1854          */
1855         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1856         if (!cachep->num)
1857                 return false;
1858
1859         /*
1860          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1861          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1862          */
1863         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1864                 return false;
1865
1866         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1867
1868         return true;
1869 }
1870
1871 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1872                         size_t size, slab_flags_t flags)
1873 {
1874         size_t left;
1875
1876         cachep->num = 0;
1877
1878         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1879         if (!cachep->num)
1880                 return false;
1881
1882         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1883
1884         return true;
1885 }
1886
1887 /**
1888  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1889  * @cachep: cache management descriptor
1890  * @flags: SLAB flags
1891  *
1892  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1893  * Cannot be called within an int, but can be interrupted.
1894  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1895  *
1896  * The flags are
1897  *
1898  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1899  * to catch references to uninitialised memory.
1900  *
1901  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1902  * for buffer overruns.
1903  *
1904  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1905  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1906  * as davem.
1907  *
1908  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1909  */
1910 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1911 {
1912         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1913         gfp_t gfp;
1914         int err;
1915         unsigned int size = cachep->size;
1916
1917 #if DEBUG
1918 #if FORCED_DEBUG
1919         /*
1920          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1921          * large objects, if the increased size would increase the object size
1922          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1923          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1924          */
1925         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1926                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1927                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1928         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1929                 flags |= SLAB_POISON;
1930 #endif
1931 #endif
1932
1933         /*
1934          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1935          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1936          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1937          */
1938         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1939
1940         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1941                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1942                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1943                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1944                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1945         }
1946
1947         /* 3) caller mandated alignment */
1948         if (ralign < cachep->align) {
1949                 ralign = cachep->align;
1950         }
1951         /* disable debug if necessary */
1952         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1953                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1954         /*
1955          * 4) Store it.
1956          */
1957         cachep->align = ralign;
1958         cachep->colour_off = cache_line_size();
1959         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1960         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1961                 cachep->colour_off = cachep->align;
1962
1963         if (slab_is_available())
1964                 gfp = GFP_KERNEL;
1965         else
1966                 gfp = GFP_NOWAIT;
1967
1968 #if DEBUG
1969
1970         /*
1971          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
1972          * into align above.
1973          */
1974         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1975                 /* add space for red zone words */
1976                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
1977                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
1978         }
1979         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
1980                 /* user store requires one word storage behind the end of
1981                  * the real object. But if the second red zone needs to be
1982                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
1983                  */
1984                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
1985                         size += REDZONE_ALIGN;
1986                 else
1987                         size += BYTES_PER_WORD;
1988         }
1989 #endif
1990
1991         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
1992
1993         size = ALIGN(size, cachep->align);
1994         /*
1995          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
1996          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
1997          */
1998         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
1999                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2000
2001 #if DEBUG
2002         /*
2003          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2004          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2005          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2006          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2007          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2008          */
2009         if (debug_pagealloc_enabled_static() && (flags & SLAB_POISON) &&
2010                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2011                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2012                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2013
2014                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2015                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2016                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2017                                 size = tmp_size;
2018                                 goto done;
2019                         }
2020                 }
2021         }
2022 #endif
2023
2024         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2025                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2026                 goto done;
2027         }
2028
2029         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2030                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2031                 goto done;
2032         }
2033
2034         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2035                 goto done;
2036
2037         return -E2BIG;
2038
2039 done:
2040         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2041         cachep->flags = flags;
2042         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2043         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2044                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2045         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2046                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2047         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2048                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2049         cachep->size = size;
2050         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2051
2052 #if DEBUG
2053         /*
2054          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2055          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2056          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2057          */
2058         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2059                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2060                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2061                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2062 #endif
2063
2064         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2065                 cachep->freelist_cache =
2066                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2067         }
2068
2069         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2070         if (err) {
2071                 __kmem_cache_release(cachep);
2072                 return err;
2073         }
2074
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 #if DEBUG
2079 static void check_irq_off(void)
2080 {
2081         BUG_ON(!irqs_disabled());
2082 }
2083
2084 static void check_irq_on(void)
2085 {
2086         BUG_ON(irqs_disabled());
2087 }
2088
2089 static void check_mutex_acquired(void)
2090 {
2091         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2092 }
2093
2094 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2095 {
2096 #ifdef CONFIG_SMP
2097         check_irq_off();
2098         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2099 #endif
2100 }
2101
2102 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2103 {
2104 #ifdef CONFIG_SMP
2105         check_irq_off();
2106         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2107 #endif
2108 }
2109
2110 #else
2111 #define check_irq_off() do { } while(0)
2112 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2113 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2114 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2115 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2116 #endif
2117
2118 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2119                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2120 {
2121         int tofree;
2122
2123         if (!ac || !ac->avail)
2124                 return;
2125
2126         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2127         if (tofree > ac->avail)
2128                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2129
2130         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2131         ac->avail -= tofree;
2132         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2133 }
2134
2135 static void do_drain(void *arg)
2136 {
2137         struct kmem_cache *cachep = arg;
2138         struct array_cache *ac;
2139         int node = numa_mem_id();
2140         struct kmem_cache_node *n;
2141         LIST_HEAD(list);
2142
2143         check_irq_off();
2144         ac = cpu_cache_get(cachep);
2145         n = get_node(cachep, node);
2146         spin_lock(&n->list_lock);
2147         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2148         spin_unlock(&n->list_lock);
2149         ac->avail = 0;
2150         slabs_destroy(cachep, &list);
2151 }
2152
2153 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2154 {
2155         struct kmem_cache_node *n;
2156         int node;
2157         LIST_HEAD(list);
2158
2159         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2160         check_irq_on();
2161         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2162                 if (n->alien)
2163                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2164
2165         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2166                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2167                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2168                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2169
2170                 slabs_destroy(cachep, &list);
2171         }
2172 }
2173
2174 /*
2175  * Remove slabs from the list of free slabs.
2176  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2177  *
2178  * Returns the actual number of slabs released.
2179  */
2180 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2181                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2182 {
2183         struct list_head *p;
2184         int nr_freed;
2185         struct slab *slab;
2186
2187         nr_freed = 0;
2188         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2189
2190                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2191                 p = n->slabs_free.prev;
2192                 if (p == &n->slabs_free) {
2193                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2194                         goto out;
2195                 }
2196
2197                 slab = list_entry(p, struct slab, slab_list);
2198                 list_del(&slab->slab_list);
2199                 n->free_slabs--;
2200                 n->total_slabs--;
2201                 /*
2202                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2203                  * to the cache.
2204                  */
2205                 n->free_objects -= cache->num;
2206                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2207                 slab_destroy(cache, slab);
2208                 nr_freed++;
2209         }
2210 out:
2211         return nr_freed;
2212 }
2213
2214 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2215 {
2216         int node;
2217         struct kmem_cache_node *n;
2218
2219         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2220                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2221                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2222                         return false;
2223         return true;
2224 }
2225
2226 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2227 {
2228         int ret = 0;
2229         int node;
2230         struct kmem_cache_node *n;
2231
2232         drain_cpu_caches(cachep);
2233
2234         check_irq_on();
2235         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2236                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2237
2238                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2239                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2240         }
2241         return (ret ? 1 : 0);
2242 }
2243
2244 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2245 {
2246         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2247 }
2248
2249 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2250 {
2251         int i;
2252         struct kmem_cache_node *n;
2253
2254         cache_random_seq_destroy(cachep);
2255
2256         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2257
2258         /* NUMA: free the node structures */
2259         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2260                 kfree(n->shared);
2261                 free_alien_cache(n->alien);
2262                 kfree(n);
2263                 cachep->node[i] = NULL;
2264         }
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Get the memory for a slab management obj.
2269  *
2270  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2271  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2272  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2273  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2274  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2275  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the desired-size one.
2276  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2277  *
2278  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2279  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2280  */
2281 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2282                                    struct slab *slab, int colour_off,
2283                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2284 {
2285         void *freelist;
2286         void *addr = slab_address(slab);
2287
2288         slab->s_mem = addr + colour_off;
2289         slab->active = 0;
2290
2291         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2292                 freelist = NULL;
2293         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2294                 /* Slab management obj is off-slab. */
2295                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2296                                               local_flags, nodeid);
2297         } else {
2298                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2299                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2300                                 cachep->freelist_size;
2301         }
2302
2303         return freelist;
2304 }
2305
2306 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct slab *slab, unsigned int idx)
2307 {
2308         return ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[idx];
2309 }
2310
2311 static inline void set_free_obj(struct slab *slab,
2312                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2313 {
2314         ((freelist_idx_t *)(slab->freelist))[idx] = val;
2315 }
2316
2317 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2318 {
2319 #if DEBUG
2320         int i;
2321
2322         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2323                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2324
2325                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2326                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2327
2328                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2329                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2330                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2331                 }
2332                 /*
2333                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2334                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2335                  * They must also be threaded.
2336                  */
2337                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2338                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2339                                                    objp + obj_offset(cachep));
2340                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2341                         kasan_poison_object_data(
2342                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2343                 }
2344
2345                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2346                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2347                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2348                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2349                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2350                 }
2351                 /* need to poison the objs? */
2352                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2353                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2354                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2355                 }
2356         }
2357 #endif
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2361 /* Hold information during a freelist initialization */
2362 union freelist_init_state {
2363         struct {
2364                 unsigned int pos;
2365                 unsigned int *list;
2366                 unsigned int count;
2367         };
2368         struct rnd_state rnd_state;
2369 };
2370
2371 /*
2372  * Initialize the state based on the randomization method available.
2373  * return true if the pre-computed list is available, false otherwise.
2374  */
2375 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2376                                 struct kmem_cache *cachep,
2377                                 unsigned int count)
2378 {
2379         bool ret;
2380         unsigned int rand;
2381
2382         /* Use best entropy available to define a random shift */
2383         rand = get_random_int();
2384
2385         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2386         if (!cachep->random_seq) {
2387                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2388                 ret = false;
2389         } else {
2390                 state->list = cachep->random_seq;
2391                 state->count = count;
2392                 state->pos = rand % count;
2393                 ret = true;
2394         }
2395         return ret;
2396 }
2397
2398 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2399 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2400 {
2401         if (state->pos >= state->count)
2402                 state->pos = 0;
2403         return state->list[state->pos++];
2404 }
2405
2406 /* Swap two freelist entries */
2407 static void swap_free_obj(struct slab *slab, unsigned int a, unsigned int b)
2408 {
2409         swap(((freelist_idx_t *) slab->freelist)[a],
2410                 ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[b]);
2411 }
2412
2413 /*
2414  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2415  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2416  */
2417 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2418 {
2419         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2420         union freelist_init_state state;
2421         bool precomputed;
2422
2423         if (count < 2)
2424                 return false;
2425
2426         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2427
2428         /* Take a random entry as the objfreelist */
2429         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2430                 if (!precomputed)
2431                         objfreelist = count - 1;
2432                 else
2433                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2434                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, objfreelist) +
2435                                                 obj_offset(cachep);
2436                 count--;
2437         }
2438
2439         /*
2440          * On early boot, generate the list dynamically.
2441          * Later use a pre-computed list for speed.
2442          */
2443         if (!precomputed) {
2444                 for (i = 0; i < count; i++)
2445                         set_free_obj(slab, i, i);
2446
2447                 /* Fisher-Yates shuffle */
2448                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2449                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2450                         rand %= (i + 1);
2451                         swap_free_obj(slab, i, rand);
2452                 }
2453         } else {
2454                 for (i = 0; i < count; i++)
2455                         set_free_obj(slab, i, next_random_slot(&state));
2456         }
2457
2458         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2459                 set_free_obj(slab, cachep->num - 1, objfreelist);
2460
2461         return true;
2462 }
2463 #else
2464 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2465                                 struct slab *slab)
2466 {
2467         return false;
2468 }
2469 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2470
2471 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2472                             struct slab *slab)
2473 {
2474         int i;
2475         void *objp;
2476         bool shuffled;
2477
2478         cache_init_objs_debug(cachep, slab);
2479
2480         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2481         shuffled = shuffle_freelist(cachep, slab);
2482
2483         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2484                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, cachep->num - 1) +
2485                                                 obj_offset(cachep);
2486         }
2487
2488         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2489                 objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2490                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2491
2492                 /* constructor could break poison info */
2493                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2494                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2495                         cachep->ctor(objp);
2496                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2497                 }
2498
2499                 if (!shuffled)
2500                         set_free_obj(slab, i, i);
2501         }
2502 }
2503
2504 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2505 {
2506         void *objp;
2507
2508         objp = index_to_obj(cachep, slab, get_free_obj(slab, slab->active));
2509         slab->active++;
2510
2511         return objp;
2512 }
2513
2514 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2515                         struct slab *slab, void *objp)
2516 {
2517         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2518 #if DEBUG
2519         unsigned int i;
2520
2521         /* Verify double free bug */
2522         for (i = slab->active; i < cachep->num; i++) {
2523                 if (get_free_obj(slab, i) == objnr) {
2524                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2525                                cachep->name, objp);
2526                         BUG();
2527                 }
2528         }
2529 #endif
2530         slab->active--;
2531         if (!slab->freelist)
2532                 slab->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2533
2534         set_free_obj(slab, slab->active, objnr);
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2539  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2540  */
2541 static struct slab *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2542                                 gfp_t flags, int nodeid)
2543 {
2544         void *freelist;
2545         size_t offset;
2546         gfp_t local_flags;
2547         int slab_node;
2548         struct kmem_cache_node *n;
2549         struct slab *slab;
2550
2551         /*
2552          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2553          * critical path in kmem_cache_alloc().
2554          */
2555         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2556                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2557
2558         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2559         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2560
2561         check_irq_off();
2562         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2563                 local_irq_enable();
2564
2565         /*
2566          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2567          * 'nodeid'.
2568          */
2569         slab = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2570         if (!slab)
2571                 goto failed;
2572
2573         slab_node = slab_nid(slab);
2574         n = get_node(cachep, slab_node);
2575
2576         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2577         n->colour_next++;
2578         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2579                 n->colour_next = 0;
2580
2581         offset = n->colour_next;
2582         if (offset >= cachep->colour)
2583                 offset = 0;
2584
2585         offset *= cachep->colour_off;
2586
2587         /*
2588          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2589          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2590          * as it should be for slab pages.
2591          */
2592         kasan_poison_slab(slab);
2593
2594         /* Get slab management. */
2595         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, slab, offset,
2596                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, slab_node);
2597         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2598                 goto opps1;
2599
2600         slab->slab_cache = cachep;
2601         slab->freelist = freelist;
2602
2603         cache_init_objs(cachep, slab);
2604
2605         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2606                 local_irq_disable();
2607
2608         return slab;
2609
2610 opps1:
2611         kmem_freepages(cachep, slab);
2612 failed:
2613         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2614                 local_irq_disable();
2615         return NULL;
2616 }
2617
2618 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2619 {
2620         struct kmem_cache_node *n;
2621         void *list = NULL;
2622
2623         check_irq_off();
2624
2625         if (!slab)
2626                 return;
2627
2628         INIT_LIST_HEAD(&slab->slab_list);
2629         n = get_node(cachep, slab_nid(slab));
2630
2631         spin_lock(&n->list_lock);
2632         n->total_slabs++;
2633         if (!slab->active) {
2634                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2635                 n->free_slabs++;
2636         } else
2637                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2638
2639         STATS_INC_GROWN(cachep);
2640         n->free_objects += cachep->num - slab->active;
2641         spin_unlock(&n->list_lock);
2642
2643         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2644 }
2645
2646 #if DEBUG
2647
2648 /*
2649  * Perform extra freeing checks:
2650  * - detect bad pointers.
2651  * - POISON/RED_ZONE checking
2652  */
2653 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2654 {
2655         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2656                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2657                        (unsigned long)objp);
2658                 BUG();
2659         }
2660 }
2661
2662 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2663 {
2664         unsigned long long redzone1, redzone2;
2665
2666         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2667         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2668
2669         /*
2670          * Redzone is ok.
2671          */
2672         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2673                 return;
2674
2675         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2676                 slab_error(cache, "double free detected");
2677         else
2678                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2679
2680         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2681                obj, redzone1, redzone2);
2682 }
2683
2684 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2685                                    unsigned long caller)
2686 {
2687         unsigned int objnr;
2688         struct slab *slab;
2689
2690         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2691
2692         objp -= obj_offset(cachep);
2693         kfree_debugcheck(objp);
2694         slab = virt_to_slab(objp);
2695
2696         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2697                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2698                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2699                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2700         }
2701         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2702                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2703
2704         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2705
2706         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2707         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slab, objnr));
2708
2709         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2710                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2711                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2712         }
2713         return objp;
2714 }
2715
2716 #else
2717 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2718 #define cache_free_debugcheck(x, objp, z) (objp)
2719 #endif
2720
2721 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2722                                                 void **list)
2723 {
2724 #if DEBUG
2725         void *next = *list;
2726         void *objp;
2727
2728         while (next) {
2729                 objp = next - obj_offset(cachep);
2730                 next = *(void **)next;
2731                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2732         }
2733 #endif
2734 }
2735
2736 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2737                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2738                                 void **list)
2739 {
2740         /* move slabp to correct slabp list: */
2741         list_del(&slab->slab_list);
2742         if (slab->active == cachep->num) {
2743                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_full);
2744                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2745 #if DEBUG
2746                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2747                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2748                                 void **objp = slab->freelist;
2749
2750                                 *objp = *list;
2751                                 *list = objp;
2752                         }
2753 #endif
2754                         slab->freelist = NULL;
2755                 }
2756         } else
2757                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2758 }
2759
2760 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2761 static noinline struct slab *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2762                                         struct slab *slab, bool pfmemalloc)
2763 {
2764         if (!slab)
2765                 return NULL;
2766
2767         if (pfmemalloc)
2768                 return slab;
2769
2770         if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2771                 return slab;
2772
2773         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2774         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2775                 slab_clear_pfmemalloc(slab);
2776                 return slab;
2777         }
2778
2779         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2780         list_del(&slab->slab_list);
2781         if (!slab->active) {
2782                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2783                 n->free_slabs++;
2784         } else
2785                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2786
2787         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_partial, slab_list) {
2788                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2789                         return slab;
2790         }
2791
2792         n->free_touched = 1;
2793         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
2794                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab)) {
2795                         n->free_slabs--;
2796                         return slab;
2797                 }
2798         }
2799
2800         return NULL;
2801 }
2802
2803 static struct slab *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2804 {
2805         struct slab *slab;
2806
2807         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2808         slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct slab,
2809                                         slab_list);
2810         if (!slab) {
2811                 n->free_touched = 1;
2812                 slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct slab,
2813                                                 slab_list);
2814                 if (slab)
2815                         n->free_slabs--;
2816         }
2817
2818         if (sk_memalloc_socks())
2819                 slab = get_valid_first_slab(n, slab, pfmemalloc);
2820
2821         return slab;
2822 }
2823
2824 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2825                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2826 {
2827         struct slab *slab;
2828         void *obj;
2829         void *list = NULL;
2830
2831         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2832                 return NULL;
2833
2834         spin_lock(&n->list_lock);
2835         slab = get_first_slab(n, true);
2836         if (!slab) {
2837                 spin_unlock(&n->list_lock);
2838                 return NULL;
2839         }
2840
2841         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
2842         n->free_objects--;
2843
2844         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2845
2846         spin_unlock(&n->list_lock);
2847         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2848
2849         return obj;
2850 }
2851
2852 /*
2853  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2854  * or cache_grow_end() for new slab
2855  */
2856 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2857                 struct array_cache *ac, struct slab *slab, int batchcount)
2858 {
2859         /*
2860          * There must be at least one object available for
2861          * allocation.
2862          */
2863         BUG_ON(slab->active >= cachep->num);
2864
2865         while (slab->active < cachep->num && batchcount--) {
2866                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2867                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2868                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2869
2870                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slab);
2871         }
2872
2873         return batchcount;
2874 }
2875
2876 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2877 {
2878         int batchcount;
2879         struct kmem_cache_node *n;
2880         struct array_cache *ac, *shared;
2881         int node;
2882         void *list = NULL;
2883         struct slab *slab;
2884
2885         check_irq_off();
2886         node = numa_mem_id();
2887
2888         ac = cpu_cache_get(cachep);
2889         batchcount = ac->batchcount;
2890         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2891                 /*
2892                  * If there was little recent activity on this cache, then
2893                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2894                  * refill bouncing.
2895                  */
2896                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2897         }
2898         n = get_node(cachep, node);
2899
2900         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2901         shared = READ_ONCE(n->shared);
2902         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2903                 goto direct_grow;
2904
2905         spin_lock(&n->list_lock);
2906         shared = READ_ONCE(n->shared);
2907
2908         /* See if we can refill from the shared array */
2909         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2910                 shared->touched = 1;
2911                 goto alloc_done;
2912         }
2913
2914         while (batchcount > 0) {
2915                 /* Get slab alloc is to come from. */
2916                 slab = get_first_slab(n, false);
2917                 if (!slab)
2918                         goto must_grow;
2919
2920                 check_spinlock_acquired(cachep);
2921
2922                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2923                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2924         }
2925
2926 must_grow:
2927         n->free_objects -= ac->avail;
2928 alloc_done:
2929         spin_unlock(&n->list_lock);
2930         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2931
2932 direct_grow:
2933         if (unlikely(!ac->avail)) {
2934                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
2935                 if (sk_memalloc_socks()) {
2936                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
2937
2938                         if (obj)
2939                                 return obj;
2940                 }
2941
2942                 slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
2943
2944                 /*
2945                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
2946                  * then ac could change.
2947                  */
2948                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2949                 if (!ac->avail && slab)
2950                         alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2951                 cache_grow_end(cachep, slab);
2952
2953                 if (!ac->avail)
2954                         return NULL;
2955         }
2956         ac->touched = 1;
2957
2958         return ac->entry[--ac->avail];
2959 }
2960
2961 #if DEBUG
2962 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2963                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2964 {
2965         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2966         if (!objp || is_kfence_address(objp))
2967                 return objp;
2968         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2969                 check_poison_obj(cachep, objp);
2970                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
2971                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2972         }
2973         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2974                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2975
2976         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2977                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2978                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2979                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
2980                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2981                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2982                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2983                 }
2984                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2985                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2986         }
2987
2988         objp += obj_offset(cachep);
2989         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
2990                 cachep->ctor(objp);
2991         if ((unsigned long)objp & (arch_slab_minalign() - 1)) {
2992                 pr_err("0x%px: not aligned to arch_slab_minalign()=%u\n", objp,
2993                        arch_slab_minalign());
2994         }
2995         return objp;
2996 }
2997 #else
2998 #define cache_alloc_debugcheck_after(a, b, objp, d) (objp)
2999 #endif
3000
3001 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3002 {
3003         void *objp;
3004         struct array_cache *ac;
3005
3006         check_irq_off();
3007
3008         ac = cpu_cache_get(cachep);
3009         if (likely(ac->avail)) {
3010                 ac->touched = 1;
3011                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3012
3013                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3014                 goto out;
3015         }
3016
3017         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3018         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3019         /*
3020          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3021          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3022          */
3023         ac = cpu_cache_get(cachep);
3024
3025 out:
3026         /*
3027          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3028          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3029          * treat the array pointers as a reference to the object.
3030          */
3031         if (objp)
3032                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3033         return objp;
3034 }
3035
3036 #ifdef CONFIG_NUMA
3037 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
3038
3039 /*
3040  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3041  *
3042  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3043  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3044  */
3045 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3046 {
3047         int nid_alloc, nid_here;
3048
3049         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3050                 return NULL;
3051         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3052         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3053                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3054         else if (current->mempolicy)
3055                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3056         if (nid_alloc != nid_here)
3057                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3058         return NULL;
3059 }
3060
3061 /*
3062  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3063  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3064  * available node for available objects. If that fails then we
3065  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3066  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3067  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3068  */
3069 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3070 {
3071         struct zonelist *zonelist;
3072         struct zoneref *z;
3073         struct zone *zone;
3074         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
3075         void *obj = NULL;
3076         struct slab *slab;
3077         int nid;
3078         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3079
3080         if (flags & __GFP_THISNODE)
3081                 return NULL;
3082
3083 retry_cpuset:
3084         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3085         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3086
3087 retry:
3088         /*
3089          * Look through allowed nodes for objects available
3090          * from existing per node queues.
3091          */
3092         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
3093                 nid = zone_to_nid(zone);
3094
3095                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3096                         get_node(cache, nid) &&
3097                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3098                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3099                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3100                                 if (obj)
3101                                         break;
3102                 }
3103         }
3104
3105         if (!obj) {
3106                 /*
3107                  * This allocation will be performed within the constraints
3108                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3109                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3110                  * set and go into memory reserves if necessary.
3111                  */
3112                 slab = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3113                 cache_grow_end(cache, slab);
3114                 if (slab) {
3115                         nid = slab_nid(slab);
3116                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3117                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3118
3119                         /*
3120                          * Another processor may allocate the objects in
3121                          * the slab since we are not holding any locks.
3122                          */
3123                         if (!obj)
3124                                 goto retry;
3125                 }
3126         }
3127
3128         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3129                 goto retry_cpuset;
3130         return obj;
3131 }
3132
3133 /*
3134  * An interface to enable slab creation on nodeid
3135  */
3136 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3137                                 int nodeid)
3138 {
3139         struct slab *slab;
3140         struct kmem_cache_node *n;
3141         void *obj = NULL;
3142         void *list = NULL;
3143
3144         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3145         n = get_node(cachep, nodeid);
3146         BUG_ON(!n);
3147
3148         check_irq_off();
3149         spin_lock(&n->list_lock);
3150         slab = get_first_slab(n, false);
3151         if (!slab)
3152                 goto must_grow;
3153
3154         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3155
3156         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3157         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3158         STATS_SET_HIGH(cachep);
3159
3160         BUG_ON(slab->active == cachep->num);
3161
3162         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3163         n->free_objects--;
3164
3165         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
3166
3167         spin_unlock(&n->list_lock);
3168         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3169         return obj;
3170
3171 must_grow:
3172         spin_unlock(&n->list_lock);
3173         slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3174         if (slab) {
3175                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3176                 obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3177         }
3178         cache_grow_end(cachep, slab);
3179
3180         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3181 }
3182
3183 static __always_inline void *
3184 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3185 {
3186         void *objp = NULL;
3187         int slab_node = numa_mem_id();
3188
3189         if (nodeid == NUMA_NO_NODE) {
3190                 if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3191                         objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
3192                         if (objp)
3193                                 goto out;
3194                 }
3195                 /*
3196                  * Use the locally cached objects if possible.
3197                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3198                  * to other nodes. It may fail while we still have
3199                  * objects on other nodes available.
3200                  */
3201                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3202                 nodeid = slab_node;
3203         } else if (nodeid == slab_node) {
3204                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3205         } else if (!get_node(cachep, nodeid)) {
3206                 /* Node not bootstrapped yet */
3207                 objp = fallback_alloc(cachep, flags);
3208                 goto out;
3209         }
3210
3211         /*
3212          * We may just have run out of memory on the local node.
3213          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3214          */
3215         if (!objp)
3216                 objp = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3217 out:
3218         return objp;
3219 }
3220 #else
3221
3222 static __always_inline void *
3223 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid __maybe_unused)
3224 {
3225         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3226 }
3227
3228 #endif /* CONFIG_NUMA */
3229
3230 static __always_inline void *
3231 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3232                 int nodeid, size_t orig_size, unsigned long caller)
3233 {
3234         unsigned long save_flags;
3235         void *objp;
3236         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3237         bool init = false;
3238
3239         flags &= gfp_allowed_mask;
3240         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, lru, &objcg, 1, flags);
3241         if (unlikely(!cachep))
3242                 return NULL;
3243
3244         objp = kfence_alloc(cachep, orig_size, flags);
3245         if (unlikely(objp))
3246                 goto out;
3247
3248         local_irq_save(save_flags);
3249         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags, nodeid);
3250         local_irq_restore(save_flags);
3251         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3252         prefetchw(objp);
3253         init = slab_want_init_on_alloc(flags, cachep);
3254
3255 out:
3256         slab_post_alloc_hook(cachep, objcg, flags, 1, &objp, init);
3257         return objp;
3258 }
3259
3260 static __always_inline void *
3261 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3262            size_t orig_size, unsigned long caller)
3263 {
3264         return slab_alloc_node(cachep, lru, flags, NUMA_NO_NODE, orig_size,
3265                                caller);
3266 }
3267
3268 /*
3269  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3270  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3271  */
3272 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3273                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3274 {
3275         int i;
3276         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3277         struct slab *slab;
3278
3279         n->free_objects += nr_objects;
3280
3281         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3282                 void *objp;
3283                 struct slab *slab;
3284
3285                 objp = objpp[i];
3286
3287                 slab = virt_to_slab(objp);
3288                 list_del(&slab->slab_list);
3289                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3290                 slab_put_obj(cachep, slab, objp);
3291                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3292
3293                 /* fixup slab chains */
3294                 if (slab->active == 0) {
3295                         list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
3296                         n->free_slabs++;
3297                 } else {
3298                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3299                          * partial list on free - maximum time for the
3300                          * other objects to be freed, too.
3301                          */
3302                         list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
3303                 }
3304         }
3305
3306         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3307                 n->free_objects -= cachep->num;
3308
3309                 slab = list_last_entry(&n->slabs_free, struct slab, slab_list);
3310                 list_move(&slab->slab_list, list);
3311                 n->free_slabs--;
3312                 n->total_slabs--;
3313         }
3314 }
3315
3316 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3317 {
3318         int batchcount;
3319         struct kmem_cache_node *n;
3320         int node = numa_mem_id();
3321         LIST_HEAD(list);
3322
3323         batchcount = ac->batchcount;
3324
3325         check_irq_off();
3326         n = get_node(cachep, node);
3327         spin_lock(&n->list_lock);
3328         if (n->shared) {
3329                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3330                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3331                 if (max) {
3332                         if (batchcount > max)
3333                                 batchcount = max;
3334                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3335                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3336                         shared_array->avail += batchcount;
3337                         goto free_done;
3338                 }
3339         }
3340
3341         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3342 free_done:
3343 #if STATS
3344         {
3345                 int i = 0;
3346                 struct slab *slab;
3347
3348                 list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
3349                         BUG_ON(slab->active);
3350
3351                         i++;
3352                 }
3353                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3354         }
3355 #endif
3356         spin_unlock(&n->list_lock);
3357         ac->avail -= batchcount;
3358         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3359         slabs_destroy(cachep, &list);
3360 }
3361
3362 /*
3363  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3364  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3365  */
3366 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3367                                          unsigned long caller)
3368 {
3369         bool init;
3370
3371         memcg_slab_free_hook(cachep, virt_to_slab(objp), &objp, 1);
3372
3373         if (is_kfence_address(objp)) {
3374                 kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3375                 __kfence_free(objp);
3376                 return;
3377         }
3378
3379         /*
3380          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
3381          * kasan_slab_free and initialization memset must be
3382          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
3383          */
3384         init = slab_want_init_on_free(cachep);
3385         if (init && !kasan_has_integrated_init())
3386                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3387         /* KASAN might put objp into memory quarantine, delaying its reuse. */
3388         if (kasan_slab_free(cachep, objp, init))
3389                 return;
3390
3391         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
3392         if (!(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
3393                 __kcsan_check_access(objp, cachep->object_size,
3394                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
3395
3396         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3397 }
3398
3399 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3400                 unsigned long caller)
3401 {
3402         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3403
3404         check_irq_off();
3405         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3406         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3407
3408         /*
3409          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3410          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3411          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3412          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3413          * the cache.
3414          */
3415         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3416                 return;
3417
3418         if (ac->avail < ac->limit) {
3419                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3420         } else {
3421                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3422                 cache_flusharray(cachep, ac);
3423         }
3424
3425         if (sk_memalloc_socks()) {
3426                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
3427
3428                 if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab))) {
3429                         cache_free_pfmemalloc(cachep, slab, objp);
3430                         return;
3431                 }
3432         }
3433
3434         __free_one(ac, objp);
3435 }
3436
3437 static __always_inline
3438 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3439                              gfp_t flags)
3440 {
3441         void *ret = slab_alloc(cachep, lru, flags, cachep->object_size, _RET_IP_);
3442
3443         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, NUMA_NO_NODE);
3444
3445         return ret;
3446 }
3447
3448 /**
3449  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3450  * @cachep: The cache to allocate from.
3451  * @flags: See kmalloc().
3452  *
3453  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3454  * if the cache has no available objects.
3455  *
3456  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3457  */
3458 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3459 {
3460         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, NULL, flags);
3461 }
3462 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3463
3464 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3465                            gfp_t flags)
3466 {
3467         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, lru, flags);
3468 }
3469 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3470
3471 static __always_inline void
3472 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3473                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3474 {
3475         size_t i;
3476
3477         for (i = 0; i < size; i++)
3478                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3479 }
3480
3481 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3482                           void **p)
3483 {
3484         size_t i;
3485         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3486
3487         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
3488         if (!s)
3489                 return 0;
3490
3491         local_irq_disable();
3492         for (i = 0; i < size; i++) {
3493                 void *objp = kfence_alloc(s, s->object_size, flags) ?:
3494                              __do_cache_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE);
3495
3496                 if (unlikely(!objp))
3497                         goto error;
3498                 p[i] = objp;
3499         }
3500         local_irq_enable();
3501
3502         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3503
3504         /*
3505          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3506          * Done outside of the IRQ disabled section.
3507          */
3508         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3509                                 slab_want_init_on_alloc(flags, s));
3510         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3511         return size;
3512 error:
3513         local_irq_enable();
3514         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3515         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false);
3516         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3517         return 0;
3518 }
3519 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3520
3521 /**
3522  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3523  * @cachep: The cache to allocate from.
3524  * @flags: See kmalloc().
3525  * @nodeid: node number of the target node.
3526  *
3527  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3528  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3529  *
3530  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3531  *
3532  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3533  */
3534 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3535 {
3536         void *ret = slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid, cachep->object_size, _RET_IP_);
3537
3538         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, nodeid);
3539
3540         return ret;
3541 }
3542 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3543
3544 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3545                              int nodeid, size_t orig_size,
3546                              unsigned long caller)
3547 {
3548         return slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid,
3549                                orig_size, caller);
3550 }
3551
3552 #ifdef CONFIG_PRINTK
3553 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
3554 {
3555         struct kmem_cache *cachep;
3556         unsigned int objnr;
3557         void *objp;
3558
3559         kpp->kp_ptr = object;
3560         kpp->kp_slab = slab;
3561         cachep = slab->slab_cache;
3562         kpp->kp_slab_cache = cachep;
3563         objp = object - obj_offset(cachep);
3564         kpp->kp_data_offset = obj_offset(cachep);
3565         slab = virt_to_slab(objp);
3566         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
3567         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr);
3568         kpp->kp_objp = objp;
3569         if (DEBUG && cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3570                 kpp->kp_ret = *dbg_userword(cachep, objp);
3571 }
3572 #endif
3573
3574 static __always_inline
3575 void __do_kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3576                           unsigned long caller)
3577 {
3578         unsigned long flags;
3579
3580         local_irq_save(flags);
3581         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3582         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3583                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3584         __cache_free(cachep, objp, caller);
3585         local_irq_restore(flags);
3586 }
3587
3588 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3589                        unsigned long caller)
3590 {
3591         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, caller);
3592 }
3593
3594 /**
3595  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3596  * @cachep: The cache the allocation was from.
3597  * @objp: The previously allocated object.
3598  *
3599  * Free an object which was previously allocated from this
3600  * cache.
3601  */
3602 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3603 {
3604         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3605         if (!cachep)
3606                 return;
3607
3608         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp, cachep);
3609         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3610 }
3611 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3612
3613 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3614 {
3615
3616         local_irq_disable();
3617         for (int i = 0; i < size; i++) {
3618                 void *objp = p[i];
3619                 struct kmem_cache *s;
3620
3621                 if (!orig_s) {
3622                         struct folio *folio = virt_to_folio(objp);
3623
3624                         /* called via kfree_bulk */
3625                         if (!folio_test_slab(folio)) {
3626                                 local_irq_enable();
3627                                 free_large_kmalloc(folio, objp);
3628                                 local_irq_disable();
3629                                 continue;
3630                         }
3631                         s = folio_slab(folio)->slab_cache;
3632                 } else {
3633                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3634                 }
3635
3636                 if (!s)
3637                         continue;
3638
3639                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3640                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3641                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3642
3643                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3644         }
3645         local_irq_enable();
3646
3647         /* FIXME: add tracing */
3648 }
3649 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3650
3651 /*
3652  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3653  */
3654 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3655 {
3656         int ret;
3657         int node;
3658         struct kmem_cache_node *n;
3659
3660         for_each_online_node(node) {
3661                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3662                 if (ret)
3663                         goto fail;
3664
3665         }
3666
3667         return 0;
3668
3669 fail:
3670         if (!cachep->list.next) {
3671                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3672                 node--;
3673                 while (node >= 0) {
3674                         n = get_node(cachep, node);
3675                         if (n) {
3676                                 kfree(n->shared);
3677                                 free_alien_cache(n->alien);
3678                                 kfree(n);
3679                                 cachep->node[node] = NULL;
3680                         }
3681                         node--;
3682                 }
3683         }
3684         return -ENOMEM;
3685 }
3686
3687 /* Always called with the slab_mutex held */
3688 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3689                             int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3690 {
3691         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3692         int cpu;
3693
3694         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3695         if (!cpu_cache)
3696                 return -ENOMEM;
3697
3698         prev = cachep->cpu_cache;
3699         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3700         /*
3701          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3702          * cpus, so skip the IPIs.
3703          */
3704         if (prev)
3705                 kick_all_cpus_sync();
3706
3707         check_irq_on();
3708         cachep->batchcount = batchcount;
3709         cachep->limit = limit;
3710         cachep->shared = shared;
3711
3712         if (!prev)
3713                 goto setup_node;
3714
3715         for_each_online_cpu(cpu) {
3716                 LIST_HEAD(list);
3717                 int node;
3718                 struct kmem_cache_node *n;
3719                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3720
3721                 node = cpu_to_mem(cpu);
3722                 n = get_node(cachep, node);
3723                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3724                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3725                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3726                 slabs_destroy(cachep, &list);
3727         }
3728         free_percpu(prev);
3729
3730 setup_node:
3731         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3732 }
3733
3734 /* Called with slab_mutex held always */
3735 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3736 {
3737         int err;
3738         int limit = 0;
3739         int shared = 0;
3740         int batchcount = 0;
3741
3742         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3743         if (err)
3744                 goto end;
3745
3746         /*
3747          * The head array serves three purposes:
3748          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3749          * - reduce the number of spinlock operations.
3750          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3751          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3752          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3753          * Bonwick.
3754          */
3755         if (cachep->size > 131072)
3756                 limit = 1;
3757         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3758                 limit = 8;
3759         else if (cachep->size > 1024)
3760                 limit = 24;
3761         else if (cachep->size > 256)
3762                 limit = 54;
3763         else
3764                 limit = 120;
3765
3766         /*
3767          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3768          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3769          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3770          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3771          * replaces Bonwick's magazine layer.
3772          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3773          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3774          */
3775         shared = 0;
3776         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3777                 shared = 8;
3778
3779 #if DEBUG
3780         /*
3781          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3782          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3783          */
3784         if (limit > 32)
3785                 limit = 32;
3786 #endif
3787         batchcount = (limit + 1) / 2;
3788         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3789 end:
3790         if (err)
3791                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3792                        cachep->name, -err);
3793         return err;
3794 }
3795
3796 /*
3797  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3798  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3799  * if drain_array() is used on the shared array.
3800  */
3801 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3802                          struct array_cache *ac, int node)
3803 {
3804         LIST_HEAD(list);
3805
3806         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3807         check_mutex_acquired();
3808
3809         if (!ac || !ac->avail)
3810                 return;
3811
3812         if (ac->touched) {
3813                 ac->touched = 0;
3814                 return;
3815         }
3816
3817         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3818         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3819         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3820
3821         slabs_destroy(cachep, &list);
3822 }
3823
3824 /**
3825  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3826  * @w: work descriptor
3827  *
3828  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3829  * Purpose:
3830  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3831  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3832  *
3833  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3834  * again on the next iteration.
3835  */
3836 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3837 {
3838         struct kmem_cache *searchp;
3839         struct kmem_cache_node *n;
3840         int node = numa_mem_id();
3841         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3842
3843         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3844                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3845                 goto out;
3846
3847         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3848                 check_irq_on();
3849
3850                 /*
3851                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3852                  * have established with reasonable certainty that
3853                  * we can do some work if the lock was obtained.
3854                  */
3855                 n = get_node(searchp, node);
3856
3857                 reap_alien(searchp, n);
3858
3859                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3860
3861                 /*
3862                  * These are racy checks but it does not matter
3863                  * if we skip one check or scan twice.
3864                  */
3865                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3866                         goto next;
3867
3868                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3869
3870                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3871
3872                 if (n->free_touched)
3873                         n->free_touched = 0;
3874                 else {
3875                         int freed;
3876
3877                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3878                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3879                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3880                 }
3881 next:
3882                 cond_resched();
3883         }
3884         check_irq_on();
3885         mutex_unlock(&slab_mutex);
3886         next_reap_node();
3887 out:
3888         /* Set up the next iteration */
3889         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
3890                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3891 }
3892
3893 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
3894 {
3895         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
3896         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
3897         unsigned long free_slabs = 0;
3898         int node;
3899         struct kmem_cache_node *n;
3900
3901         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
3902                 check_irq_on();
3903                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3904
3905                 total_slabs += n->total_slabs;
3906                 free_slabs += n->free_slabs;
3907                 free_objs += n->free_objects;
3908
3909                 if (n->shared)
3910                         shared_avail += n->shared->avail;
3911
3912                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3913         }
3914         num_objs = total_slabs * cachep->num;
3915         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
3916         active_objs = num_objs - free_objs;
3917
3918         sinfo->active_objs = active_objs;
3919         sinfo->num_objs = num_objs;
3920         sinfo->active_slabs = active_slabs;
3921         sinfo->num_slabs = total_slabs;
3922         sinfo->shared_avail = shared_avail;
3923         sinfo->limit = cachep->limit;
3924         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
3925         sinfo->shared = cachep->shared;
3926         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
3927         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
3928 }
3929
3930 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
3931 {
3932 #if STATS
3933         {                       /* node stats */
3934                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3935                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3936                 unsigned long grown = cachep->grown;
3937                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3938                 unsigned long errors = cachep->errors;
3939                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3940                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3941                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3942                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3943
3944                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
3945                            allocs, high, grown,
3946                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3947                            node_frees, overflows);
3948         }
3949         /* cpu stats */
3950         {
3951                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3952                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3953                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3954                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3955
3956                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3957                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3958         }
3959 #endif
3960 }
3961
3962 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3963 /**
3964  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3965  * @file: unused
3966  * @buffer: user buffer
3967  * @count: data length
3968  * @ppos: unused
3969  *
3970  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
3971  */
3972 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
3973                        size_t count, loff_t *ppos)
3974 {
3975         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3976         int limit, batchcount, shared, res;
3977         struct kmem_cache *cachep;
3978
3979         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3980                 return -EINVAL;
3981         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3982                 return -EFAULT;
3983         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3984
3985         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3986         if (!tmp)
3987                 return -EINVAL;
3988         *tmp = '\0';
3989         tmp++;
3990         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3991                 return -EINVAL;
3992
3993         /* Find the cache in the chain of caches. */
3994         mutex_lock(&slab_mutex);
3995         res = -EINVAL;
3996         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
3997                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3998                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3999                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4000                                 res = 0;
4001                         } else {
4002                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4003                                                        batchcount, shared,
4004                                                        GFP_KERNEL);
4005                         }
4006                         break;
4007                 }
4008         }
4009         mutex_unlock(&slab_mutex);
4010         if (res >= 0)
4011                 res = count;
4012         return res;
4013 }
4014
4015 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4016 /*
4017  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4018  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4019  * cache's usercopy region.
4020  *
4021  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4022  * to indicate an error.
4023  */
4024 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4025                          const struct slab *slab, bool to_user)
4026 {
4027         struct kmem_cache *cachep;
4028         unsigned int objnr;
4029         unsigned long offset;
4030
4031         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4032
4033         /* Find and validate object. */
4034         cachep = slab->slab_cache;
4035         objnr = obj_to_index(cachep, slab, (void *)ptr);
4036         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4037
4038         /* Find offset within object. */
4039         if (is_kfence_address(ptr))
4040                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4041         else
4042                 offset = ptr - index_to_obj(cachep, slab, objnr) - obj_offset(cachep);
4043
4044         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4045         if (offset >= cachep->useroffset &&
4046             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4047             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4048                 return;
4049
4050         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4051 }
4052 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */