]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/slab.c
Merge tag 'mac80211-for-davem-2017-02-28' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kerne...
[karo-tx-linux.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
217                                                 void **list);
218 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
219                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
220                                 void **list);
221 static int slab_early_init = 1;
222
223 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
224
225 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
226 {
227         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
230         parent->total_slabs = 0;
231         parent->free_slabs = 0;
232         parent->shared = NULL;
233         parent->alien = NULL;
234         parent->colour_next = 0;
235         spin_lock_init(&parent->list_lock);
236         parent->free_objects = 0;
237         parent->free_touched = 0;
238 }
239
240 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
241         do {                                                            \
242                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
243                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
244         } while (0)
245
246 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
247         do {                                                            \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
251         } while (0)
252
253 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
254 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
255 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
256 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
257
258 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
259 /*
260  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
261  * cpucache drain/refill cycles.
262  *
263  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
264  * which could lock up otherwise freeable slabs.
265  */
266 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
267 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
268
269 #if STATS
270 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
271 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
272 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
273 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
274 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
275 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
276         do {                                                            \
277                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
278                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
279         } while (0)
280 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
281 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
282 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
283 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
284 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
285         do {                                                            \
286                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
287                         (x)->max_freeable = i;                          \
288         } while (0)
289 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
290 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
291 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
292 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
293 #else
294 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
295 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
297 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
298 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
299 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
300 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
301 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
303 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
304 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
305 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
307 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
309 #endif
310
311 #if DEBUG
312
313 /*
314  * memory layout of objects:
315  * 0            : objp
316  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
317  *              the end of an object is aligned with the end of the real
318  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
319  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
320  *              redzone word.
321  * cachep->obj_offset: The real object.
322  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
323  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
324  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
325  */
326 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
327 {
328         return cachep->obj_offset;
329 }
330
331 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
332 {
333         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
334         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
335                                       sizeof(unsigned long long));
336 }
337
338 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
339 {
340         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
341         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
342                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
343                                               sizeof(unsigned long long) -
344                                               REDZONE_ALIGN);
345         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
346                                        sizeof(unsigned long long));
347 }
348
349 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
350 {
351         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
352         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
353 }
354
355 #else
356
357 #define obj_offset(x)                   0
358 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
359 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
361
362 #endif
363
364 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
365
366 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
367 {
368         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
369 }
370
371 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
372 {
373         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
374 }
375
376 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
377 {
378         if (is_store_user_clean(cachep))
379                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
380 }
381
382 #else
383 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
384
385 #endif
386
387 /*
388  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
389  * overridden on the command line.
390  */
391 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
392 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
393 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
394 static bool slab_max_order_set __initdata;
395
396 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
397 {
398         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
399         return page->slab_cache;
400 }
401
402 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
403                                  unsigned int idx)
404 {
405         return page->s_mem + cache->size * idx;
406 }
407
408 /*
409  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
410  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
411  *   we can replace (offset / cache->size) by
412  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
413  */
414 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
415                                         const struct page *page, void *obj)
416 {
417         u32 offset = (obj - page->s_mem);
418         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
419 }
420
421 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
422 /* internal cache of cache description objs */
423 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
424         .batchcount = 1,
425         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
426         .shared = 1,
427         .size = sizeof(struct kmem_cache),
428         .name = "kmem_cache",
429 };
430
431 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
432
433 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
434 {
435         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
436 }
437
438 /*
439  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
440  */
441 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
442                 unsigned long flags, size_t *left_over)
443 {
444         unsigned int num;
445         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
446
447         /*
448          * The slab management structure can be either off the slab or
449          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
450          * slab is used for:
451          *
452          * - @buffer_size bytes for each object
453          * - One freelist_idx_t for each object
454          *
455          * We don't need to consider alignment of freelist because
456          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
457          * at the correct alignment.
458          *
459          * If the slab management structure is off the slab, then the
460          * alignment will already be calculated into the size. Because
461          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
462          * correct alignment when allocated.
463          */
464         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
465                 num = slab_size / buffer_size;
466                 *left_over = slab_size % buffer_size;
467         } else {
468                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
469                 *left_over = slab_size %
470                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
471         }
472
473         return num;
474 }
475
476 #if DEBUG
477 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
478
479 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
480                         char *msg)
481 {
482         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
483                function, cachep->name, msg);
484         dump_stack();
485         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
486 }
487 #endif
488
489 /*
490  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
491  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
492  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
493  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
494  * line
495   */
496
497 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
498 static int __init noaliencache_setup(char *s)
499 {
500         use_alien_caches = 0;
501         return 1;
502 }
503 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
504
505 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
506 {
507         get_option(&str, &slab_max_order);
508         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
509                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
510         slab_max_order_set = true;
511
512         return 1;
513 }
514 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
515
516 #ifdef CONFIG_NUMA
517 /*
518  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
519  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
520  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
521  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
522  */
523 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
524
525 static void init_reap_node(int cpu)
526 {
527         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
528                                                     node_online_map);
529 }
530
531 static void next_reap_node(void)
532 {
533         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
534
535         node = next_node_in(node, node_online_map);
536         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
537 }
538
539 #else
540 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
541 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
542 #endif
543
544 /*
545  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
546  * via the workqueue/eventd.
547  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
548  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
549  * lock.
550  */
551 static void start_cpu_timer(int cpu)
552 {
553         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
554
555         if (reap_work->work.func == NULL) {
556                 init_reap_node(cpu);
557                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
558                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
559                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
560         }
561 }
562
563 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
564 {
565         /*
566          * The array_cache structures contain pointers to free object.
567          * However, when such objects are allocated or transferred to another
568          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
569          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
570          * not scan such objects.
571          */
572         kmemleak_no_scan(ac);
573         if (ac) {
574                 ac->avail = 0;
575                 ac->limit = limit;
576                 ac->batchcount = batch;
577                 ac->touched = 0;
578         }
579 }
580
581 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
582                                             int batchcount, gfp_t gfp)
583 {
584         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
585         struct array_cache *ac = NULL;
586
587         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
588         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
589         return ac;
590 }
591
592 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
593                                         struct page *page, void *objp)
594 {
595         struct kmem_cache_node *n;
596         int page_node;
597         LIST_HEAD(list);
598
599         page_node = page_to_nid(page);
600         n = get_node(cachep, page_node);
601
602         spin_lock(&n->list_lock);
603         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
604         spin_unlock(&n->list_lock);
605
606         slabs_destroy(cachep, &list);
607 }
608
609 /*
610  * Transfer objects in one arraycache to another.
611  * Locking must be handled by the caller.
612  *
613  * Return the number of entries transferred.
614  */
615 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
616                 struct array_cache *from, unsigned int max)
617 {
618         /* Figure out how many entries to transfer */
619         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
620
621         if (!nr)
622                 return 0;
623
624         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
625                         sizeof(void *) *nr);
626
627         from->avail -= nr;
628         to->avail += nr;
629         return nr;
630 }
631
632 #ifndef CONFIG_NUMA
633
634 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
635 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
636
637 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
638                                                 int limit, gfp_t gfp)
639 {
640         return NULL;
641 }
642
643 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
644 {
645 }
646
647 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
648 {
649         return 0;
650 }
651
652 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
653                 gfp_t flags)
654 {
655         return NULL;
656 }
657
658 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
659                  gfp_t flags, int nodeid)
660 {
661         return NULL;
662 }
663
664 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
665 {
666         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
667 }
668
669 #else   /* CONFIG_NUMA */
670
671 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
672 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
673
674 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
675                                                 int batch, gfp_t gfp)
676 {
677         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
678         struct alien_cache *alc = NULL;
679
680         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
681         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
682         spin_lock_init(&alc->lock);
683         return alc;
684 }
685
686 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
687 {
688         struct alien_cache **alc_ptr;
689         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
690         int i;
691
692         if (limit > 1)
693                 limit = 12;
694         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
695         if (!alc_ptr)
696                 return NULL;
697
698         for_each_node(i) {
699                 if (i == node || !node_online(i))
700                         continue;
701                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
702                 if (!alc_ptr[i]) {
703                         for (i--; i >= 0; i--)
704                                 kfree(alc_ptr[i]);
705                         kfree(alc_ptr);
706                         return NULL;
707                 }
708         }
709         return alc_ptr;
710 }
711
712 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
713 {
714         int i;
715
716         if (!alc_ptr)
717                 return;
718         for_each_node(i)
719             kfree(alc_ptr[i]);
720         kfree(alc_ptr);
721 }
722
723 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
724                                 struct array_cache *ac, int node,
725                                 struct list_head *list)
726 {
727         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
728
729         if (ac->avail) {
730                 spin_lock(&n->list_lock);
731                 /*
732                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
733                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
734                  * into the free lists and getting them back later.
735                  */
736                 if (n->shared)
737                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
738
739                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
740                 ac->avail = 0;
741                 spin_unlock(&n->list_lock);
742         }
743 }
744
745 /*
746  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
747  */
748 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
749 {
750         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
751
752         if (n->alien) {
753                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
754                 struct array_cache *ac;
755
756                 if (alc) {
757                         ac = &alc->ac;
758                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
759                                 LIST_HEAD(list);
760
761                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
762                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
763                                 slabs_destroy(cachep, &list);
764                         }
765                 }
766         }
767 }
768
769 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
770                                 struct alien_cache **alien)
771 {
772         int i = 0;
773         struct alien_cache *alc;
774         struct array_cache *ac;
775         unsigned long flags;
776
777         for_each_online_node(i) {
778                 alc = alien[i];
779                 if (alc) {
780                         LIST_HEAD(list);
781
782                         ac = &alc->ac;
783                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
784                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
785                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
786                         slabs_destroy(cachep, &list);
787                 }
788         }
789 }
790
791 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
792                                 int node, int page_node)
793 {
794         struct kmem_cache_node *n;
795         struct alien_cache *alien = NULL;
796         struct array_cache *ac;
797         LIST_HEAD(list);
798
799         n = get_node(cachep, node);
800         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
801         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
802                 alien = n->alien[page_node];
803                 ac = &alien->ac;
804                 spin_lock(&alien->lock);
805                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
806                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
807                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
808                 }
809                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
810                 spin_unlock(&alien->lock);
811                 slabs_destroy(cachep, &list);
812         } else {
813                 n = get_node(cachep, page_node);
814                 spin_lock(&n->list_lock);
815                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
816                 spin_unlock(&n->list_lock);
817                 slabs_destroy(cachep, &list);
818         }
819         return 1;
820 }
821
822 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
823 {
824         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
825         int node = numa_mem_id();
826         /*
827          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
828          * cache on this cpu.
829          */
830         if (likely(node == page_node))
831                 return 0;
832
833         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
834 }
835
836 /*
837  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
838  * warn about failures.
839  */
840 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
841 {
842         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
843 }
844 #endif
845
846 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
847 {
848         struct kmem_cache_node *n;
849
850         /*
851          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
852          * begin anything. Make sure some other cpu on this
853          * node has not already allocated this
854          */
855         n = get_node(cachep, node);
856         if (n) {
857                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
858                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
859                                 cachep->num;
860                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
861
862                 return 0;
863         }
864
865         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
866         if (!n)
867                 return -ENOMEM;
868
869         kmem_cache_node_init(n);
870         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
871                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
872
873         n->free_limit =
874                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
875
876         /*
877          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
878          * come and go.  slab_mutex is sufficient
879          * protection here.
880          */
881         cachep->node[node] = n;
882
883         return 0;
884 }
885
886 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
887 /*
888  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
889  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
890  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
891  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
892  * already in use.
893  *
894  * Must hold slab_mutex.
895  */
896 static int init_cache_node_node(int node)
897 {
898         int ret;
899         struct kmem_cache *cachep;
900
901         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
902                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
903                 if (ret)
904                         return ret;
905         }
906
907         return 0;
908 }
909 #endif
910
911 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
912                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
913 {
914         int ret = -ENOMEM;
915         struct kmem_cache_node *n;
916         struct array_cache *old_shared = NULL;
917         struct array_cache *new_shared = NULL;
918         struct alien_cache **new_alien = NULL;
919         LIST_HEAD(list);
920
921         if (use_alien_caches) {
922                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
923                 if (!new_alien)
924                         goto fail;
925         }
926
927         if (cachep->shared) {
928                 new_shared = alloc_arraycache(node,
929                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
930                 if (!new_shared)
931                         goto fail;
932         }
933
934         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
935         if (ret)
936                 goto fail;
937
938         n = get_node(cachep, node);
939         spin_lock_irq(&n->list_lock);
940         if (n->shared && force_change) {
941                 free_block(cachep, n->shared->entry,
942                                 n->shared->avail, node, &list);
943                 n->shared->avail = 0;
944         }
945
946         if (!n->shared || force_change) {
947                 old_shared = n->shared;
948                 n->shared = new_shared;
949                 new_shared = NULL;
950         }
951
952         if (!n->alien) {
953                 n->alien = new_alien;
954                 new_alien = NULL;
955         }
956
957         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
958         slabs_destroy(cachep, &list);
959
960         /*
961          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
962          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
963          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
964          * freed after synchronize_sched().
965          */
966         if (old_shared && force_change)
967                 synchronize_sched();
968
969 fail:
970         kfree(old_shared);
971         kfree(new_shared);
972         free_alien_cache(new_alien);
973
974         return ret;
975 }
976
977 #ifdef CONFIG_SMP
978
979 static void cpuup_canceled(long cpu)
980 {
981         struct kmem_cache *cachep;
982         struct kmem_cache_node *n = NULL;
983         int node = cpu_to_mem(cpu);
984         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
985
986         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
987                 struct array_cache *nc;
988                 struct array_cache *shared;
989                 struct alien_cache **alien;
990                 LIST_HEAD(list);
991
992                 n = get_node(cachep, node);
993                 if (!n)
994                         continue;
995
996                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
997
998                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
999                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1000
1001                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1002                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1003                 if (nc) {
1004                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1005                         nc->avail = 0;
1006                 }
1007
1008                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1009                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1010                         goto free_slab;
1011                 }
1012
1013                 shared = n->shared;
1014                 if (shared) {
1015                         free_block(cachep, shared->entry,
1016                                    shared->avail, node, &list);
1017                         n->shared = NULL;
1018                 }
1019
1020                 alien = n->alien;
1021                 n->alien = NULL;
1022
1023                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1024
1025                 kfree(shared);
1026                 if (alien) {
1027                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1028                         free_alien_cache(alien);
1029                 }
1030
1031 free_slab:
1032                 slabs_destroy(cachep, &list);
1033         }
1034         /*
1035          * In the previous loop, all the objects were freed to
1036          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1037          * shrink each nodelist to its limit.
1038          */
1039         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1040                 n = get_node(cachep, node);
1041                 if (!n)
1042                         continue;
1043                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1044         }
1045 }
1046
1047 static int cpuup_prepare(long cpu)
1048 {
1049         struct kmem_cache *cachep;
1050         int node = cpu_to_mem(cpu);
1051         int err;
1052
1053         /*
1054          * We need to do this right in the beginning since
1055          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1056          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1057          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1058          */
1059         err = init_cache_node_node(node);
1060         if (err < 0)
1061                 goto bad;
1062
1063         /*
1064          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1065          * array caches
1066          */
1067         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1068                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1069                 if (err)
1070                         goto bad;
1071         }
1072
1073         return 0;
1074 bad:
1075         cpuup_canceled(cpu);
1076         return -ENOMEM;
1077 }
1078
1079 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1080 {
1081         int err;
1082
1083         mutex_lock(&slab_mutex);
1084         err = cpuup_prepare(cpu);
1085         mutex_unlock(&slab_mutex);
1086         return err;
1087 }
1088
1089 /*
1090  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1091  * offline.
1092  *
1093  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1094  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1095  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1096  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1097  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1098  */
1099 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1100 {
1101         mutex_lock(&slab_mutex);
1102         cpuup_canceled(cpu);
1103         mutex_unlock(&slab_mutex);
1104         return 0;
1105 }
1106 #endif
1107
1108 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1109 {
1110         start_cpu_timer(cpu);
1111         return 0;
1112 }
1113
1114 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1115 {
1116         /*
1117          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1118          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1119          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1120          * timer.
1121          */
1122         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1123         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1124         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1125         return 0;
1126 }
1127
1128 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1129 /*
1130  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1131  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1132  * removed.
1133  *
1134  * Must hold slab_mutex.
1135  */
1136 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1137 {
1138         struct kmem_cache *cachep;
1139         int ret = 0;
1140
1141         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1142                 struct kmem_cache_node *n;
1143
1144                 n = get_node(cachep, node);
1145                 if (!n)
1146                         continue;
1147
1148                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1149
1150                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1151                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1152                         ret = -EBUSY;
1153                         break;
1154                 }
1155         }
1156         return ret;
1157 }
1158
1159 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1160                                         unsigned long action, void *arg)
1161 {
1162         struct memory_notify *mnb = arg;
1163         int ret = 0;
1164         int nid;
1165
1166         nid = mnb->status_change_nid;
1167         if (nid < 0)
1168                 goto out;
1169
1170         switch (action) {
1171         case MEM_GOING_ONLINE:
1172                 mutex_lock(&slab_mutex);
1173                 ret = init_cache_node_node(nid);
1174                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1175                 break;
1176         case MEM_GOING_OFFLINE:
1177                 mutex_lock(&slab_mutex);
1178                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1179                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1180                 break;
1181         case MEM_ONLINE:
1182         case MEM_OFFLINE:
1183         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1184         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1185                 break;
1186         }
1187 out:
1188         return notifier_from_errno(ret);
1189 }
1190 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1191
1192 /*
1193  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1194  */
1195 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1196                                 int nodeid)
1197 {
1198         struct kmem_cache_node *ptr;
1199
1200         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1201         BUG_ON(!ptr);
1202
1203         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1204         /*
1205          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1206          */
1207         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1208
1209         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1210         cachep->node[nodeid] = ptr;
1211 }
1212
1213 /*
1214  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1215  * size of kmem_cache_node.
1216  */
1217 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1218 {
1219         int node;
1220
1221         for_each_online_node(node) {
1222                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1223                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1224                     REAPTIMEOUT_NODE +
1225                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1226         }
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1231  * before smp_init().
1232  */
1233 void __init kmem_cache_init(void)
1234 {
1235         int i;
1236
1237         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1238                                         sizeof(struct rcu_head));
1239         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1240
1241         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1242                 use_alien_caches = 0;
1243
1244         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1245                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1246
1247         /*
1248          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1249          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1250          * not overridden on the command line.
1251          */
1252         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1253                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1254
1255         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1256          * from caches that do not exist yet:
1257          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1258          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1259          *    kmem_cache is statically allocated.
1260          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1261          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1262          *    array at the end of the bootstrap.
1263          * 2) Create the first kmalloc cache.
1264          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1265          *    An __init data area is used for the head array.
1266          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1267          *    head arrays.
1268          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1269          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1270          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1271          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1272          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1273          */
1274
1275         /* 1) create the kmem_cache */
1276
1277         /*
1278          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1279          */
1280         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1281                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1282                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1283                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1284         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1285         slab_state = PARTIAL;
1286
1287         /*
1288          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1289          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1290          */
1291         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1292                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1293                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1294         slab_state = PARTIAL_NODE;
1295         setup_kmalloc_cache_index_table();
1296
1297         slab_early_init = 0;
1298
1299         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1300         {
1301                 int nid;
1302
1303                 for_each_online_node(nid) {
1304                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1305
1306                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1307                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1308                 }
1309         }
1310
1311         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1312 }
1313
1314 void __init kmem_cache_init_late(void)
1315 {
1316         struct kmem_cache *cachep;
1317
1318         slab_state = UP;
1319
1320         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1321         mutex_lock(&slab_mutex);
1322         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1323                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1324                         BUG();
1325         mutex_unlock(&slab_mutex);
1326
1327         /* Done! */
1328         slab_state = FULL;
1329
1330 #ifdef CONFIG_NUMA
1331         /*
1332          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1333          * node.
1334          */
1335         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1336 #endif
1337
1338         /*
1339          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1340          * of the kernel is not yet operational.
1341          */
1342 }
1343
1344 static int __init cpucache_init(void)
1345 {
1346         int ret;
1347
1348         /*
1349          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1350          */
1351         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1352                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1353         WARN_ON(ret < 0);
1354
1355         /* Done! */
1356         slab_state = FULL;
1357         return 0;
1358 }
1359 __initcall(cpucache_init);
1360
1361 static noinline void
1362 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1363 {
1364 #if DEBUG
1365         struct kmem_cache_node *n;
1366         unsigned long flags;
1367         int node;
1368         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1369                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1370
1371         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1372                 return;
1373
1374         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1375                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1376         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1377                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1378
1379         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1380                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1381
1382                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1383                 total_slabs = n->total_slabs;
1384                 free_slabs = n->free_slabs;
1385                 free_objs = n->free_objects;
1386                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1387
1388                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1389                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1390                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1391                         total_slabs * cachep->num);
1392         }
1393 #endif
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1398  * kmem_cache_node ->list_lock.
1399  *
1400  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1401  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1402  * would be relatively rare and ignorable.
1403  */
1404 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1405                                                                 int nodeid)
1406 {
1407         struct page *page;
1408         int nr_pages;
1409
1410         flags |= cachep->allocflags;
1411         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1412                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1413
1414         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1415         if (!page) {
1416                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1417                 return NULL;
1418         }
1419
1420         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1421                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1422                 return NULL;
1423         }
1424
1425         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1426         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1427                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1428                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1429         else
1430                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1431                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1432
1433         __SetPageSlab(page);
1434         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1435         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1436                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1437
1438         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1439                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1440
1441                 if (cachep->ctor)
1442                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1443                 else
1444                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1445         }
1446
1447         return page;
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Interface to system's page release.
1452  */
1453 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1454 {
1455         int order = cachep->gfporder;
1456         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1457
1458         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1459
1460         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1461                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1462                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1463         else
1464                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1465                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1466
1467         BUG_ON(!PageSlab(page));
1468         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1469         __ClearPageSlab(page);
1470         page_mapcount_reset(page);
1471         page->mapping = NULL;
1472
1473         if (current->reclaim_state)
1474                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1475         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1476         __free_pages(page, order);
1477 }
1478
1479 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1480 {
1481         struct kmem_cache *cachep;
1482         struct page *page;
1483
1484         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1485         cachep = page->slab_cache;
1486
1487         kmem_freepages(cachep, page);
1488 }
1489
1490 #if DEBUG
1491 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1492 {
1493         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1494                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1495                 return true;
1496
1497         return false;
1498 }
1499
1500 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1501 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1502                             unsigned long caller)
1503 {
1504         int size = cachep->object_size;
1505
1506         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1507
1508         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1509                 return;
1510
1511         *addr++ = 0x12345678;
1512         *addr++ = caller;
1513         *addr++ = smp_processor_id();
1514         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1515         {
1516                 unsigned long *sptr = &caller;
1517                 unsigned long svalue;
1518
1519                 while (!kstack_end(sptr)) {
1520                         svalue = *sptr++;
1521                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1522                                 *addr++ = svalue;
1523                                 size -= sizeof(unsigned long);
1524                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1525                                         break;
1526                         }
1527                 }
1528
1529         }
1530         *addr++ = 0x87654321;
1531 }
1532
1533 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1534                                 int map, unsigned long caller)
1535 {
1536         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1537                 return;
1538
1539         if (caller)
1540                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1541
1542         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1543 }
1544
1545 #else
1546 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1547                                 int map, unsigned long caller) {}
1548
1549 #endif
1550
1551 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1552 {
1553         int size = cachep->object_size;
1554         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1555
1556         memset(addr, val, size);
1557         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1558 }
1559
1560 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1561 {
1562         int i;
1563         unsigned char error = 0;
1564         int bad_count = 0;
1565
1566         pr_err("%03x: ", offset);
1567         for (i = 0; i < limit; i++) {
1568                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1569                         error = data[offset + i];
1570                         bad_count++;
1571                 }
1572         }
1573         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1574                         &data[offset], limit, 1);
1575
1576         if (bad_count == 1) {
1577                 error ^= POISON_FREE;
1578                 if (!(error & (error - 1))) {
1579                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1580 #ifdef CONFIG_X86
1581                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1582 #else
1583                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1584 #endif
1585                 }
1586         }
1587 }
1588 #endif
1589
1590 #if DEBUG
1591
1592 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1593 {
1594         int i, size;
1595         char *realobj;
1596
1597         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1598                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1599                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1600                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1601         }
1602
1603         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1604                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1605                        *dbg_userword(cachep, objp),
1606                        *dbg_userword(cachep, objp));
1607         }
1608         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1609         size = cachep->object_size;
1610         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1611                 int limit;
1612                 limit = 16;
1613                 if (i + limit > size)
1614                         limit = size - i;
1615                 dump_line(realobj, i, limit);
1616         }
1617 }
1618
1619 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1620 {
1621         char *realobj;
1622         int size, i;
1623         int lines = 0;
1624
1625         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1626                 return;
1627
1628         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1629         size = cachep->object_size;
1630
1631         for (i = 0; i < size; i++) {
1632                 char exp = POISON_FREE;
1633                 if (i == size - 1)
1634                         exp = POISON_END;
1635                 if (realobj[i] != exp) {
1636                         int limit;
1637                         /* Mismatch ! */
1638                         /* Print header */
1639                         if (lines == 0) {
1640                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1641                                        print_tainted(), cachep->name,
1642                                        realobj, size);
1643                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1644                         }
1645                         /* Hexdump the affected line */
1646                         i = (i / 16) * 16;
1647                         limit = 16;
1648                         if (i + limit > size)
1649                                 limit = size - i;
1650                         dump_line(realobj, i, limit);
1651                         i += 16;
1652                         lines++;
1653                         /* Limit to 5 lines */
1654                         if (lines > 5)
1655                                 break;
1656                 }
1657         }
1658         if (lines != 0) {
1659                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1660                  * exist:
1661                  */
1662                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1663                 unsigned int objnr;
1664
1665                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1666                 if (objnr) {
1667                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1668                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1669                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1670                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1671                 }
1672                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1673                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1674                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1675                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1676                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1677                 }
1678         }
1679 }
1680 #endif
1681
1682 #if DEBUG
1683 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1684                                                 struct page *page)
1685 {
1686         int i;
1687
1688         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1689                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1690                         POISON_FREE);
1691         }
1692
1693         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1694                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1695
1696                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1697                         check_poison_obj(cachep, objp);
1698                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1699                 }
1700                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1701                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1702                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1703                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1704                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1705                 }
1706         }
1707 }
1708 #else
1709 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1710                                                 struct page *page)
1711 {
1712 }
1713 #endif
1714
1715 /**
1716  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1717  * @cachep: cache pointer being destroyed
1718  * @page: page pointer being destroyed
1719  *
1720  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1721  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1722  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1723  */
1724 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1725 {
1726         void *freelist;
1727
1728         freelist = page->freelist;
1729         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1730         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1731                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1732         else
1733                 kmem_freepages(cachep, page);
1734
1735         /*
1736          * From now on, we don't use freelist
1737          * although actual page can be freed in rcu context
1738          */
1739         if (OFF_SLAB(cachep))
1740                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1741 }
1742
1743 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1744 {
1745         struct page *page, *n;
1746
1747         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1748                 list_del(&page->lru);
1749                 slab_destroy(cachep, page);
1750         }
1751 }
1752
1753 /**
1754  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1755  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1756  * @size: size of objects to be created in this cache.
1757  * @flags: slab allocation flags
1758  *
1759  * Also calculates the number of objects per slab.
1760  *
1761  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1762  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1763  * towards high-order requests, this should be changed.
1764  */
1765 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1766                                 size_t size, unsigned long flags)
1767 {
1768         size_t left_over = 0;
1769         int gfporder;
1770
1771         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1772                 unsigned int num;
1773                 size_t remainder;
1774
1775                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1776                 if (!num)
1777                         continue;
1778
1779                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1780                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1781                         break;
1782
1783                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1784                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1785                         size_t freelist_size;
1786
1787                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1788                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1789                         if (!freelist_cache)
1790                                 continue;
1791
1792                         /*
1793                          * Needed to avoid possible looping condition
1794                          * in cache_grow_begin()
1795                          */
1796                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1797                                 continue;
1798
1799                         /* check if off slab has enough benefit */
1800                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1801                                 continue;
1802                 }
1803
1804                 /* Found something acceptable - save it away */
1805                 cachep->num = num;
1806                 cachep->gfporder = gfporder;
1807                 left_over = remainder;
1808
1809                 /*
1810                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1811                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1812                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1813                  */
1814                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1815                         break;
1816
1817                 /*
1818                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1819                  * currently bad for the gfp()s.
1820                  */
1821                 if (gfporder >= slab_max_order)
1822                         break;
1823
1824                 /*
1825                  * Acceptable internal fragmentation?
1826                  */
1827                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1828                         break;
1829         }
1830         return left_over;
1831 }
1832
1833 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1834                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1835 {
1836         int cpu;
1837         size_t size;
1838         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1839
1840         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1841         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1842
1843         if (!cpu_cache)
1844                 return NULL;
1845
1846         for_each_possible_cpu(cpu) {
1847                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1848                                 entries, batchcount);
1849         }
1850
1851         return cpu_cache;
1852 }
1853
1854 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1855 {
1856         if (slab_state >= FULL)
1857                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1858
1859         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1860         if (!cachep->cpu_cache)
1861                 return 1;
1862
1863         if (slab_state == DOWN) {
1864                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1865                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1866         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1867                 /* For kmem_cache_node */
1868                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1869         } else {
1870                 int node;
1871
1872                 for_each_online_node(node) {
1873                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1874                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1875                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1876                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1877                 }
1878         }
1879
1880         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1881                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1882                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1883
1884         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1885         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1886         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1887         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1888         cachep->batchcount = 1;
1889         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1890         return 0;
1891 }
1892
1893 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1894         unsigned long flags, const char *name,
1895         void (*ctor)(void *))
1896 {
1897         return flags;
1898 }
1899
1900 struct kmem_cache *
1901 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1902                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1903 {
1904         struct kmem_cache *cachep;
1905
1906         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1907         if (cachep) {
1908                 cachep->refcount++;
1909
1910                 /*
1911                  * Adjust the object sizes so that we clear
1912                  * the complete object on kzalloc.
1913                  */
1914                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1915         }
1916         return cachep;
1917 }
1918
1919 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1920                         size_t size, unsigned long flags)
1921 {
1922         size_t left;
1923
1924         cachep->num = 0;
1925
1926         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1927                 return false;
1928
1929         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1930                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1931         if (!cachep->num)
1932                 return false;
1933
1934         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1935                 return false;
1936
1937         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1938
1939         return true;
1940 }
1941
1942 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1943                         size_t size, unsigned long flags)
1944 {
1945         size_t left;
1946
1947         cachep->num = 0;
1948
1949         /*
1950          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1951          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1952          */
1953         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1954                 return false;
1955
1956         /*
1957          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1958          * off-slab (should allow better packing of objs).
1959          */
1960         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1961         if (!cachep->num)
1962                 return false;
1963
1964         /*
1965          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1966          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1967          */
1968         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1969                 return false;
1970
1971         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1972
1973         return true;
1974 }
1975
1976 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1977                         size_t size, unsigned long flags)
1978 {
1979         size_t left;
1980
1981         cachep->num = 0;
1982
1983         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1984         if (!cachep->num)
1985                 return false;
1986
1987         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1988
1989         return true;
1990 }
1991
1992 /**
1993  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1994  * @cachep: cache management descriptor
1995  * @flags: SLAB flags
1996  *
1997  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1998  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1999  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2000  *
2001  * The flags are
2002  *
2003  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2004  * to catch references to uninitialised memory.
2005  *
2006  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2007  * for buffer overruns.
2008  *
2009  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2010  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2011  * as davem.
2012  */
2013 int
2014 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2015 {
2016         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2017         gfp_t gfp;
2018         int err;
2019         size_t size = cachep->size;
2020
2021 #if DEBUG
2022 #if FORCED_DEBUG
2023         /*
2024          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2025          * large objects, if the increased size would increase the object size
2026          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2027          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2028          */
2029         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2030                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2031                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2032         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2033                 flags |= SLAB_POISON;
2034 #endif
2035 #endif
2036
2037         /*
2038          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2039          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2040          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2041          */
2042         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2043                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2044                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2045         }
2046
2047         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2048                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2049                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2050                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2051                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2052                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2053         }
2054
2055         /* 3) caller mandated alignment */
2056         if (ralign < cachep->align) {
2057                 ralign = cachep->align;
2058         }
2059         /* disable debug if necessary */
2060         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2061                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2062         /*
2063          * 4) Store it.
2064          */
2065         cachep->align = ralign;
2066         cachep->colour_off = cache_line_size();
2067         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2068         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2069                 cachep->colour_off = cachep->align;
2070
2071         if (slab_is_available())
2072                 gfp = GFP_KERNEL;
2073         else
2074                 gfp = GFP_NOWAIT;
2075
2076 #if DEBUG
2077
2078         /*
2079          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2080          * into align above.
2081          */
2082         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2083                 /* add space for red zone words */
2084                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2085                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2086         }
2087         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2088                 /* user store requires one word storage behind the end of
2089                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2090                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2091                  */
2092                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2093                         size += REDZONE_ALIGN;
2094                 else
2095                         size += BYTES_PER_WORD;
2096         }
2097 #endif
2098
2099         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2100
2101         size = ALIGN(size, cachep->align);
2102         /*
2103          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2104          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2105          */
2106         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2107                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2108
2109 #if DEBUG
2110         /*
2111          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2112          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2113          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2114          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2115          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2116          */
2117         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2118                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2119                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2120                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2121
2122                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2123                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2124                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2125                                 size = tmp_size;
2126                                 goto done;
2127                         }
2128                 }
2129         }
2130 #endif
2131
2132         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2133                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2134                 goto done;
2135         }
2136
2137         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2138                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2139                 goto done;
2140         }
2141
2142         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2143                 goto done;
2144
2145         return -E2BIG;
2146
2147 done:
2148         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2149         cachep->flags = flags;
2150         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2151         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2152                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2153         cachep->size = size;
2154         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2155
2156 #if DEBUG
2157         /*
2158          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2159          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2160          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2161          */
2162         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2163                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2164                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2165                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2166 #endif
2167
2168         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2169                 cachep->freelist_cache =
2170                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2171         }
2172
2173         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2174         if (err) {
2175                 __kmem_cache_release(cachep);
2176                 return err;
2177         }
2178
2179         return 0;
2180 }
2181
2182 #if DEBUG
2183 static void check_irq_off(void)
2184 {
2185         BUG_ON(!irqs_disabled());
2186 }
2187
2188 static void check_irq_on(void)
2189 {
2190         BUG_ON(irqs_disabled());
2191 }
2192
2193 static void check_mutex_acquired(void)
2194 {
2195         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2196 }
2197
2198 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2199 {
2200 #ifdef CONFIG_SMP
2201         check_irq_off();
2202         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2203 #endif
2204 }
2205
2206 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2207 {
2208 #ifdef CONFIG_SMP
2209         check_irq_off();
2210         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2211 #endif
2212 }
2213
2214 #else
2215 #define check_irq_off() do { } while(0)
2216 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2217 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2218 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2219 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2220 #endif
2221
2222 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2223                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2224 {
2225         int tofree;
2226
2227         if (!ac || !ac->avail)
2228                 return;
2229
2230         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2231         if (tofree > ac->avail)
2232                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2233
2234         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2235         ac->avail -= tofree;
2236         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2237 }
2238
2239 static void do_drain(void *arg)
2240 {
2241         struct kmem_cache *cachep = arg;
2242         struct array_cache *ac;
2243         int node = numa_mem_id();
2244         struct kmem_cache_node *n;
2245         LIST_HEAD(list);
2246
2247         check_irq_off();
2248         ac = cpu_cache_get(cachep);
2249         n = get_node(cachep, node);
2250         spin_lock(&n->list_lock);
2251         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2252         spin_unlock(&n->list_lock);
2253         slabs_destroy(cachep, &list);
2254         ac->avail = 0;
2255 }
2256
2257 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2258 {
2259         struct kmem_cache_node *n;
2260         int node;
2261         LIST_HEAD(list);
2262
2263         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2264         check_irq_on();
2265         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2266                 if (n->alien)
2267                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2268
2269         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2270                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2271                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2272                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2273
2274                 slabs_destroy(cachep, &list);
2275         }
2276 }
2277
2278 /*
2279  * Remove slabs from the list of free slabs.
2280  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2281  *
2282  * Returns the actual number of slabs released.
2283  */
2284 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2285                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2286 {
2287         struct list_head *p;
2288         int nr_freed;
2289         struct page *page;
2290
2291         nr_freed = 0;
2292         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2293
2294                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2295                 p = n->slabs_free.prev;
2296                 if (p == &n->slabs_free) {
2297                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2298                         goto out;
2299                 }
2300
2301                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2302                 list_del(&page->lru);
2303                 n->free_slabs--;
2304                 n->total_slabs--;
2305                 /*
2306                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2307                  * to the cache.
2308                  */
2309                 n->free_objects -= cache->num;
2310                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2311                 slab_destroy(cache, page);
2312                 nr_freed++;
2313         }
2314 out:
2315         return nr_freed;
2316 }
2317
2318 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2319 {
2320         int ret = 0;
2321         int node;
2322         struct kmem_cache_node *n;
2323
2324         drain_cpu_caches(cachep);
2325
2326         check_irq_on();
2327         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2328                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2329
2330                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2331                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2332         }
2333         return (ret ? 1 : 0);
2334 }
2335
2336 #ifdef CONFIG_MEMCG
2337 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2338 {
2339         __kmem_cache_shrink(cachep);
2340 }
2341 #endif
2342
2343 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2344 {
2345         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2346 }
2347
2348 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2349 {
2350         int i;
2351         struct kmem_cache_node *n;
2352
2353         cache_random_seq_destroy(cachep);
2354
2355         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2356
2357         /* NUMA: free the node structures */
2358         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2359                 kfree(n->shared);
2360                 free_alien_cache(n->alien);
2361                 kfree(n);
2362                 cachep->node[i] = NULL;
2363         }
2364 }
2365
2366 /*
2367  * Get the memory for a slab management obj.
2368  *
2369  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2370  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2371  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2372  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2373  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2374  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2375  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2376  *
2377  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2378  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2379  */
2380 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2381                                    struct page *page, int colour_off,
2382                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2383 {
2384         void *freelist;
2385         void *addr = page_address(page);
2386
2387         page->s_mem = addr + colour_off;
2388         page->active = 0;
2389
2390         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2391                 freelist = NULL;
2392         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2393                 /* Slab management obj is off-slab. */
2394                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2395                                               local_flags, nodeid);
2396                 if (!freelist)
2397                         return NULL;
2398         } else {
2399                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2400                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2401                                 cachep->freelist_size;
2402         }
2403
2404         return freelist;
2405 }
2406
2407 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2408 {
2409         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2410 }
2411
2412 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2413                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2414 {
2415         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2416 }
2417
2418 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2419 {
2420 #if DEBUG
2421         int i;
2422
2423         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2424                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2425
2426                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2427                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2428
2429                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2430                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2431                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2432                 }
2433                 /*
2434                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2435                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2436                  * They must also be threaded.
2437                  */
2438                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2439                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2440                                                    objp + obj_offset(cachep));
2441                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2442                         kasan_poison_object_data(
2443                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2444                 }
2445
2446                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2447                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2448                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2449                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2450                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2451                 }
2452                 /* need to poison the objs? */
2453                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2454                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2455                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2456                 }
2457         }
2458 #endif
2459 }
2460
2461 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2462 /* Hold information during a freelist initialization */
2463 union freelist_init_state {
2464         struct {
2465                 unsigned int pos;
2466                 unsigned int *list;
2467                 unsigned int count;
2468         };
2469         struct rnd_state rnd_state;
2470 };
2471
2472 /*
2473  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2474  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2475  */
2476 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2477                                 struct kmem_cache *cachep,
2478                                 unsigned int count)
2479 {
2480         bool ret;
2481         unsigned int rand;
2482
2483         /* Use best entropy available to define a random shift */
2484         rand = get_random_int();
2485
2486         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2487         if (!cachep->random_seq) {
2488                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2489                 ret = false;
2490         } else {
2491                 state->list = cachep->random_seq;
2492                 state->count = count;
2493                 state->pos = rand % count;
2494                 ret = true;
2495         }
2496         return ret;
2497 }
2498
2499 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2500 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2501 {
2502         if (state->pos >= state->count)
2503                 state->pos = 0;
2504         return state->list[state->pos++];
2505 }
2506
2507 /* Swap two freelist entries */
2508 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2509 {
2510         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2511                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2512 }
2513
2514 /*
2515  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2516  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2517  */
2518 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2519 {
2520         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2521         union freelist_init_state state;
2522         bool precomputed;
2523
2524         if (count < 2)
2525                 return false;
2526
2527         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2528
2529         /* Take a random entry as the objfreelist */
2530         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2531                 if (!precomputed)
2532                         objfreelist = count - 1;
2533                 else
2534                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2535                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2536                                                 obj_offset(cachep);
2537                 count--;
2538         }
2539
2540         /*
2541          * On early boot, generate the list dynamically.
2542          * Later use a pre-computed list for speed.
2543          */
2544         if (!precomputed) {
2545                 for (i = 0; i < count; i++)
2546                         set_free_obj(page, i, i);
2547
2548                 /* Fisher-Yates shuffle */
2549                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2550                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2551                         rand %= (i + 1);
2552                         swap_free_obj(page, i, rand);
2553                 }
2554         } else {
2555                 for (i = 0; i < count; i++)
2556                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2557         }
2558
2559         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2560                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2561
2562         return true;
2563 }
2564 #else
2565 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2566                                 struct page *page)
2567 {
2568         return false;
2569 }
2570 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2571
2572 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2573                             struct page *page)
2574 {
2575         int i;
2576         void *objp;
2577         bool shuffled;
2578
2579         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2580
2581         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2582         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2583
2584         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2585                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2586                                                 obj_offset(cachep);
2587         }
2588
2589         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2590                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2591                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2592
2593                 /* constructor could break poison info */
2594                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2595                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2596                         cachep->ctor(objp);
2597                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2598                 }
2599
2600                 if (!shuffled)
2601                         set_free_obj(page, i, i);
2602         }
2603 }
2604
2605 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2606 {
2607         void *objp;
2608
2609         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2610         page->active++;
2611
2612 #if DEBUG
2613         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2614                 set_store_user_dirty(cachep);
2615 #endif
2616
2617         return objp;
2618 }
2619
2620 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2621                         struct page *page, void *objp)
2622 {
2623         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2624 #if DEBUG
2625         unsigned int i;
2626
2627         /* Verify double free bug */
2628         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2629                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2630                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2631                                cachep->name, objp);
2632                         BUG();
2633                 }
2634         }
2635 #endif
2636         page->active--;
2637         if (!page->freelist)
2638                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2639
2640         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2641 }
2642
2643 /*
2644  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2645  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2646  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2647  */
2648 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2649                            void *freelist)
2650 {
2651         page->slab_cache = cache;
2652         page->freelist = freelist;
2653 }
2654
2655 /*
2656  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2657  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2658  */
2659 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2660                                 gfp_t flags, int nodeid)
2661 {
2662         void *freelist;
2663         size_t offset;
2664         gfp_t local_flags;
2665         int page_node;
2666         struct kmem_cache_node *n;
2667         struct page *page;
2668
2669         /*
2670          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2671          * critical path in kmem_cache_alloc().
2672          */
2673         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2674                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2675                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2676                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2677                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2678                 dump_stack();
2679         }
2680         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2681
2682         check_irq_off();
2683         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2684                 local_irq_enable();
2685
2686         /*
2687          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2688          * 'nodeid'.
2689          */
2690         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2691         if (!page)
2692                 goto failed;
2693
2694         page_node = page_to_nid(page);
2695         n = get_node(cachep, page_node);
2696
2697         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2698         n->colour_next++;
2699         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2700                 n->colour_next = 0;
2701
2702         offset = n->colour_next;
2703         if (offset >= cachep->colour)
2704                 offset = 0;
2705
2706         offset *= cachep->colour_off;
2707
2708         /* Get slab management. */
2709         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2710                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2711         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2712                 goto opps1;
2713
2714         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2715
2716         kasan_poison_slab(page);
2717         cache_init_objs(cachep, page);
2718
2719         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2720                 local_irq_disable();
2721
2722         return page;
2723
2724 opps1:
2725         kmem_freepages(cachep, page);
2726 failed:
2727         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2728                 local_irq_disable();
2729         return NULL;
2730 }
2731
2732 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2733 {
2734         struct kmem_cache_node *n;
2735         void *list = NULL;
2736
2737         check_irq_off();
2738
2739         if (!page)
2740                 return;
2741
2742         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2743         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2744
2745         spin_lock(&n->list_lock);
2746         n->total_slabs++;
2747         if (!page->active) {
2748                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2749                 n->free_slabs++;
2750         } else
2751                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2752
2753         STATS_INC_GROWN(cachep);
2754         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2755         spin_unlock(&n->list_lock);
2756
2757         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2758 }
2759
2760 #if DEBUG
2761
2762 /*
2763  * Perform extra freeing checks:
2764  * - detect bad pointers.
2765  * - POISON/RED_ZONE checking
2766  */
2767 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2768 {
2769         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2770                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2771                        (unsigned long)objp);
2772                 BUG();
2773         }
2774 }
2775
2776 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2777 {
2778         unsigned long long redzone1, redzone2;
2779
2780         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2781         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2782
2783         /*
2784          * Redzone is ok.
2785          */
2786         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2787                 return;
2788
2789         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2790                 slab_error(cache, "double free detected");
2791         else
2792                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2793
2794         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2795                obj, redzone1, redzone2);
2796 }
2797
2798 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2799                                    unsigned long caller)
2800 {
2801         unsigned int objnr;
2802         struct page *page;
2803
2804         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2805
2806         objp -= obj_offset(cachep);
2807         kfree_debugcheck(objp);
2808         page = virt_to_head_page(objp);
2809
2810         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2811                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2812                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2813                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2814         }
2815         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2816                 set_store_user_dirty(cachep);
2817                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2818         }
2819
2820         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2821
2822         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2823         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2824
2825         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2826                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2827                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2828         }
2829         return objp;
2830 }
2831
2832 #else
2833 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2834 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2835 #endif
2836
2837 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2838                                                 void **list)
2839 {
2840 #if DEBUG
2841         void *next = *list;
2842         void *objp;
2843
2844         while (next) {
2845                 objp = next - obj_offset(cachep);
2846                 next = *(void **)next;
2847                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2848         }
2849 #endif
2850 }
2851
2852 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2853                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2854                                 void **list)
2855 {
2856         /* move slabp to correct slabp list: */
2857         list_del(&page->lru);
2858         if (page->active == cachep->num) {
2859                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2860                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2861 #if DEBUG
2862                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2863                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2864                                 void **objp = page->freelist;
2865
2866                                 *objp = *list;
2867                                 *list = objp;
2868                         }
2869 #endif
2870                         page->freelist = NULL;
2871                 }
2872         } else
2873                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2874 }
2875
2876 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2877 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2878                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2879 {
2880         if (!page)
2881                 return NULL;
2882
2883         if (pfmemalloc)
2884                 return page;
2885
2886         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2887                 return page;
2888
2889         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2890         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2891                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2892                 return page;
2893         }
2894
2895         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2896         list_del(&page->lru);
2897         if (!page->active) {
2898                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2899                 n->free_slabs++;
2900         } else
2901                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2902
2903         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2904                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2905                         return page;
2906         }
2907
2908         n->free_touched = 1;
2909         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2910                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2911                         n->free_slabs--;
2912                         return page;
2913                 }
2914         }
2915
2916         return NULL;
2917 }
2918
2919 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2920 {
2921         struct page *page;
2922
2923         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2924         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2925         if (!page) {
2926                 n->free_touched = 1;
2927                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2928                                                 lru);
2929                 if (page)
2930                         n->free_slabs--;
2931         }
2932
2933         if (sk_memalloc_socks())
2934                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2935
2936         return page;
2937 }
2938
2939 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2940                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2941 {
2942         struct page *page;
2943         void *obj;
2944         void *list = NULL;
2945
2946         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2947                 return NULL;
2948
2949         spin_lock(&n->list_lock);
2950         page = get_first_slab(n, true);
2951         if (!page) {
2952                 spin_unlock(&n->list_lock);
2953                 return NULL;
2954         }
2955
2956         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2957         n->free_objects--;
2958
2959         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2960
2961         spin_unlock(&n->list_lock);
2962         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2963
2964         return obj;
2965 }
2966
2967 /*
2968  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2969  * or cache_grow_end() for new slab
2970  */
2971 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2972                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2973 {
2974         /*
2975          * There must be at least one object available for
2976          * allocation.
2977          */
2978         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2979
2980         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2981                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2982                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2983                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2984
2985                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2986         }
2987
2988         return batchcount;
2989 }
2990
2991 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2992 {
2993         int batchcount;
2994         struct kmem_cache_node *n;
2995         struct array_cache *ac, *shared;
2996         int node;
2997         void *list = NULL;
2998         struct page *page;
2999
3000         check_irq_off();
3001         node = numa_mem_id();
3002
3003         ac = cpu_cache_get(cachep);
3004         batchcount = ac->batchcount;
3005         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3006                 /*
3007                  * If there was little recent activity on this cache, then
3008                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3009                  * refill bouncing.
3010                  */
3011                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3012         }
3013         n = get_node(cachep, node);
3014
3015         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3016         shared = READ_ONCE(n->shared);
3017         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3018                 goto direct_grow;
3019
3020         spin_lock(&n->list_lock);
3021         shared = READ_ONCE(n->shared);
3022
3023         /* See if we can refill from the shared array */
3024         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3025                 shared->touched = 1;
3026                 goto alloc_done;
3027         }
3028
3029         while (batchcount > 0) {
3030                 /* Get slab alloc is to come from. */
3031                 page = get_first_slab(n, false);
3032                 if (!page)
3033                         goto must_grow;
3034
3035                 check_spinlock_acquired(cachep);
3036
3037                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3038                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3039         }
3040
3041 must_grow:
3042         n->free_objects -= ac->avail;
3043 alloc_done:
3044         spin_unlock(&n->list_lock);
3045         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3046
3047 direct_grow:
3048         if (unlikely(!ac->avail)) {
3049                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3050                 if (sk_memalloc_socks()) {
3051                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3052
3053                         if (obj)
3054                                 return obj;
3055                 }
3056
3057                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3058
3059                 /*
3060                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3061                  * then ac could change.
3062                  */
3063                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3064                 if (!ac->avail && page)
3065                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3066                 cache_grow_end(cachep, page);
3067
3068                 if (!ac->avail)
3069                         return NULL;
3070         }
3071         ac->touched = 1;
3072
3073         return ac->entry[--ac->avail];
3074 }
3075
3076 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3077                                                 gfp_t flags)
3078 {
3079         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3080 }
3081
3082 #if DEBUG
3083 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3084                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3085 {
3086         if (!objp)
3087                 return objp;
3088         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3089                 check_poison_obj(cachep, objp);
3090                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3091                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3092         }
3093         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3094                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3095
3096         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3097                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3098                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3099                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3100                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3101                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3102                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3103                 }
3104                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3105                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3106         }
3107
3108         objp += obj_offset(cachep);
3109         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3110                 cachep->ctor(objp);
3111         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3112             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3113                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3114                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3115         }
3116         return objp;
3117 }
3118 #else
3119 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3120 #endif
3121
3122 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3123 {
3124         void *objp;
3125         struct array_cache *ac;
3126
3127         check_irq_off();
3128
3129         ac = cpu_cache_get(cachep);
3130         if (likely(ac->avail)) {
3131                 ac->touched = 1;
3132                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3133
3134                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3135                 goto out;
3136         }
3137
3138         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3139         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3140         /*
3141          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3142          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3143          */
3144         ac = cpu_cache_get(cachep);
3145
3146 out:
3147         /*
3148          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3149          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3150          * treat the array pointers as a reference to the object.
3151          */
3152         if (objp)
3153                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3154         return objp;
3155 }
3156
3157 #ifdef CONFIG_NUMA
3158 /*
3159  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3160  *
3161  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3162  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3163  */
3164 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3165 {
3166         int nid_alloc, nid_here;
3167
3168         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3169                 return NULL;
3170         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3171         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3172                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3173         else if (current->mempolicy)
3174                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3175         if (nid_alloc != nid_here)
3176                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3177         return NULL;
3178 }
3179
3180 /*
3181  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3182  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3183  * available node for available objects. If that fails then we
3184  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3185  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3186  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3187  */
3188 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3189 {
3190         struct zonelist *zonelist;
3191         struct zoneref *z;
3192         struct zone *zone;
3193         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3194         void *obj = NULL;
3195         struct page *page;
3196         int nid;
3197         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3198
3199         if (flags & __GFP_THISNODE)
3200                 return NULL;
3201
3202 retry_cpuset:
3203         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3204         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3205
3206 retry:
3207         /*
3208          * Look through allowed nodes for objects available
3209          * from existing per node queues.
3210          */
3211         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3212                 nid = zone_to_nid(zone);
3213
3214                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3215                         get_node(cache, nid) &&
3216                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3217                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3218                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3219                                 if (obj)
3220                                         break;
3221                 }
3222         }
3223
3224         if (!obj) {
3225                 /*
3226                  * This allocation will be performed within the constraints
3227                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3228                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3229                  * set and go into memory reserves if necessary.
3230                  */
3231                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3232                 cache_grow_end(cache, page);
3233                 if (page) {
3234                         nid = page_to_nid(page);
3235                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3236                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3237
3238                         /*
3239                          * Another processor may allocate the objects in
3240                          * the slab since we are not holding any locks.
3241                          */
3242                         if (!obj)
3243                                 goto retry;
3244                 }
3245         }
3246
3247         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3248                 goto retry_cpuset;
3249         return obj;
3250 }
3251
3252 /*
3253  * A interface to enable slab creation on nodeid
3254  */
3255 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3256                                 int nodeid)
3257 {
3258         struct page *page;
3259         struct kmem_cache_node *n;
3260         void *obj = NULL;
3261         void *list = NULL;
3262
3263         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3264         n = get_node(cachep, nodeid);
3265         BUG_ON(!n);
3266
3267         check_irq_off();
3268         spin_lock(&n->list_lock);
3269         page = get_first_slab(n, false);
3270         if (!page)
3271                 goto must_grow;
3272
3273         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3274
3275         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3276         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3277         STATS_SET_HIGH(cachep);
3278
3279         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3280
3281         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3282         n->free_objects--;
3283
3284         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3285
3286         spin_unlock(&n->list_lock);
3287         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3288         return obj;
3289
3290 must_grow:
3291         spin_unlock(&n->list_lock);
3292         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3293         if (page) {
3294                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3295                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3296         }
3297         cache_grow_end(cachep, page);
3298
3299         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3300 }
3301
3302 static __always_inline void *
3303 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3304                    unsigned long caller)
3305 {
3306         unsigned long save_flags;
3307         void *ptr;
3308         int slab_node = numa_mem_id();
3309
3310         flags &= gfp_allowed_mask;
3311         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3312         if (unlikely(!cachep))
3313                 return NULL;
3314
3315         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3316         local_irq_save(save_flags);
3317
3318         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3319                 nodeid = slab_node;
3320
3321         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3322                 /* Node not bootstrapped yet */
3323                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3324                 goto out;
3325         }
3326
3327         if (nodeid == slab_node) {
3328                 /*
3329                  * Use the locally cached objects if possible.
3330                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3331                  * to other nodes. It may fail while we still have
3332                  * objects on other nodes available.
3333                  */
3334                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3335                 if (ptr)
3336                         goto out;
3337         }
3338         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3339         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3340   out:
3341         local_irq_restore(save_flags);
3342         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3343
3344         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3345                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3346
3347         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3348         return ptr;
3349 }
3350
3351 static __always_inline void *
3352 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3353 {
3354         void *objp;
3355
3356         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3357                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3358                 if (objp)
3359                         goto out;
3360         }
3361         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3362
3363         /*
3364          * We may just have run out of memory on the local node.
3365          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3366          */
3367         if (!objp)
3368                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3369
3370   out:
3371         return objp;
3372 }
3373 #else
3374
3375 static __always_inline void *
3376 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3377 {
3378         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3379 }
3380
3381 #endif /* CONFIG_NUMA */
3382
3383 static __always_inline void *
3384 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3385 {
3386         unsigned long save_flags;
3387         void *objp;
3388
3389         flags &= gfp_allowed_mask;
3390         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3391         if (unlikely(!cachep))
3392                 return NULL;
3393
3394         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3395         local_irq_save(save_flags);
3396         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3397         local_irq_restore(save_flags);
3398         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3399         prefetchw(objp);
3400
3401         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3402                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3403
3404         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3405         return objp;
3406 }
3407
3408 /*
3409  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3410  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3411  */
3412 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3413                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3414 {
3415         int i;
3416         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3417         struct page *page;
3418
3419         n->free_objects += nr_objects;
3420
3421         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3422                 void *objp;
3423                 struct page *page;
3424
3425                 objp = objpp[i];
3426
3427                 page = virt_to_head_page(objp);
3428                 list_del(&page->lru);
3429                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3430                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3431                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3432
3433                 /* fixup slab chains */
3434                 if (page->active == 0) {
3435                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3436                         n->free_slabs++;
3437                 } else {
3438                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3439                          * partial list on free - maximum time for the
3440                          * other objects to be freed, too.
3441                          */
3442                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3443                 }
3444         }
3445
3446         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3447                 n->free_objects -= cachep->num;
3448
3449                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3450                 list_move(&page->lru, list);
3451                 n->free_slabs--;
3452                 n->total_slabs--;
3453         }
3454 }
3455
3456 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3457 {
3458         int batchcount;
3459         struct kmem_cache_node *n;
3460         int node = numa_mem_id();
3461         LIST_HEAD(list);
3462
3463         batchcount = ac->batchcount;
3464
3465         check_irq_off();
3466         n = get_node(cachep, node);
3467         spin_lock(&n->list_lock);
3468         if (n->shared) {
3469                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3470                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3471                 if (max) {
3472                         if (batchcount > max)
3473                                 batchcount = max;
3474                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3475                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3476                         shared_array->avail += batchcount;
3477                         goto free_done;
3478                 }
3479         }
3480
3481         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3482 free_done:
3483 #if STATS
3484         {
3485                 int i = 0;
3486                 struct page *page;
3487
3488                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3489                         BUG_ON(page->active);
3490
3491                         i++;
3492                 }
3493                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3494         }
3495 #endif
3496         spin_unlock(&n->list_lock);
3497         slabs_destroy(cachep, &list);
3498         ac->avail -= batchcount;
3499         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3500 }
3501
3502 /*
3503  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3504  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3505  */
3506 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3507                                 unsigned long caller)
3508 {
3509         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3510         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3511                 return;
3512
3513         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3514 }
3515
3516 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3517                 unsigned long caller)
3518 {
3519         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3520
3521         check_irq_off();
3522         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3523         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3524
3525         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3526
3527         /*
3528          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3529          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3530          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3531          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3532          * the cache.
3533          */
3534         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3535                 return;
3536
3537         if (ac->avail < ac->limit) {
3538                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3539         } else {
3540                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3541                 cache_flusharray(cachep, ac);
3542         }
3543
3544         if (sk_memalloc_socks()) {
3545                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3546
3547                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3548                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3549                         return;
3550                 }
3551         }
3552
3553         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3554 }
3555
3556 /**
3557  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3558  * @cachep: The cache to allocate from.
3559  * @flags: See kmalloc().
3560  *
3561  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3562  * if the cache has no available objects.
3563  */
3564 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3565 {
3566         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3567
3568         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3569         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3570                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3571
3572         return ret;
3573 }
3574 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3575
3576 static __always_inline void
3577 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3578                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3579 {
3580         size_t i;
3581
3582         for (i = 0; i < size; i++)
3583                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3584 }
3585
3586 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3587                           void **p)
3588 {
3589         size_t i;
3590
3591         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3592         if (!s)
3593                 return 0;
3594
3595         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3596
3597         local_irq_disable();
3598         for (i = 0; i < size; i++) {
3599                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3600
3601                 if (unlikely(!objp))
3602                         goto error;
3603                 p[i] = objp;
3604         }
3605         local_irq_enable();
3606
3607         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3608
3609         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3610         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3611                 for (i = 0; i < size; i++)
3612                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3613
3614         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3615         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3616         return size;
3617 error:
3618         local_irq_enable();
3619         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3620         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3621         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3622         return 0;
3623 }
3624 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3625
3626 #ifdef CONFIG_TRACING
3627 void *
3628 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3629 {
3630         void *ret;
3631
3632         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3633
3634         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3635         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3636                       size, cachep->size, flags);
3637         return ret;
3638 }
3639 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3640 #endif
3641
3642 #ifdef CONFIG_NUMA
3643 /**
3644  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3645  * @cachep: The cache to allocate from.
3646  * @flags: See kmalloc().
3647  * @nodeid: node number of the target node.
3648  *
3649  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3650  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3651  *
3652  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3653  */
3654 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3655 {
3656         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3657
3658         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3659         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3660                                     cachep->object_size, cachep->size,
3661                                     flags, nodeid);
3662
3663         return ret;
3664 }
3665 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3666
3667 #ifdef CONFIG_TRACING
3668 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3669                                   gfp_t flags,
3670                                   int nodeid,
3671                                   size_t size)
3672 {
3673         void *ret;
3674
3675         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3676
3677         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3678         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3679                            size, cachep->size,
3680                            flags, nodeid);
3681         return ret;
3682 }
3683 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3684 #endif
3685
3686 static __always_inline void *
3687 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3688 {
3689         struct kmem_cache *cachep;
3690         void *ret;
3691
3692         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3693         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3694                 return cachep;
3695         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3696         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3697
3698         return ret;
3699 }
3700
3701 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3702 {
3703         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3704 }
3705 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3706
3707 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3708                 int node, unsigned long caller)
3709 {
3710         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3711 }
3712 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3713 #endif /* CONFIG_NUMA */
3714
3715 /**
3716  * __do_kmalloc - allocate memory
3717  * @size: how many bytes of memory are required.
3718  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3719  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3720  */
3721 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3722                                           unsigned long caller)
3723 {
3724         struct kmem_cache *cachep;
3725         void *ret;
3726
3727         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3728         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3729                 return cachep;
3730         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3731
3732         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3733         trace_kmalloc(caller, ret,
3734                       size, cachep->size, flags);
3735
3736         return ret;
3737 }
3738
3739 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3740 {
3741         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3742 }
3743 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3744
3745 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3746 {
3747         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3748 }
3749 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3750
3751 /**
3752  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3753  * @cachep: The cache the allocation was from.
3754  * @objp: The previously allocated object.
3755  *
3756  * Free an object which was previously allocated from this
3757  * cache.
3758  */
3759 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3760 {
3761         unsigned long flags;
3762         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3763         if (!cachep)
3764                 return;
3765
3766         local_irq_save(flags);
3767         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3768         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3769                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3770         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3771         local_irq_restore(flags);
3772
3773         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3774 }
3775 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3776
3777 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3778 {
3779         struct kmem_cache *s;
3780         size_t i;
3781
3782         local_irq_disable();
3783         for (i = 0; i < size; i++) {
3784                 void *objp = p[i];
3785
3786                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3787                         s = virt_to_cache(objp);
3788                 else
3789                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3790
3791                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3792                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3793                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3794
3795                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3796         }
3797         local_irq_enable();
3798
3799         /* FIXME: add tracing */
3800 }
3801 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3802
3803 /**
3804  * kfree - free previously allocated memory
3805  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3806  *
3807  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3808  *
3809  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3810  * or you will run into trouble.
3811  */
3812 void kfree(const void *objp)
3813 {
3814         struct kmem_cache *c;
3815         unsigned long flags;
3816
3817         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3818
3819         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3820                 return;
3821         local_irq_save(flags);
3822         kfree_debugcheck(objp);
3823         c = virt_to_cache(objp);
3824         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3825
3826         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3827         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3828         local_irq_restore(flags);
3829 }
3830 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3831
3832 /*
3833  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3834  */
3835 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3836 {
3837         int ret;
3838         int node;
3839         struct kmem_cache_node *n;
3840
3841         for_each_online_node(node) {
3842                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3843                 if (ret)
3844                         goto fail;
3845
3846         }
3847
3848         return 0;
3849
3850 fail:
3851         if (!cachep->list.next) {
3852                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3853                 node--;
3854                 while (node >= 0) {
3855                         n = get_node(cachep, node);
3856                         if (n) {
3857                                 kfree(n->shared);
3858                                 free_alien_cache(n->alien);
3859                                 kfree(n);
3860                                 cachep->node[node] = NULL;
3861                         }
3862                         node--;
3863                 }
3864         }
3865         return -ENOMEM;
3866 }
3867
3868 /* Always called with the slab_mutex held */
3869 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3870                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3871 {
3872         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3873         int cpu;
3874
3875         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3876         if (!cpu_cache)
3877                 return -ENOMEM;
3878
3879         prev = cachep->cpu_cache;
3880         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3881         kick_all_cpus_sync();
3882
3883         check_irq_on();
3884         cachep->batchcount = batchcount;
3885         cachep->limit = limit;
3886         cachep->shared = shared;
3887
3888         if (!prev)
3889                 goto setup_node;
3890
3891         for_each_online_cpu(cpu) {
3892                 LIST_HEAD(list);
3893                 int node;
3894                 struct kmem_cache_node *n;
3895                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3896
3897                 node = cpu_to_mem(cpu);
3898                 n = get_node(cachep, node);
3899                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3900                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3901                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3902                 slabs_destroy(cachep, &list);
3903         }
3904         free_percpu(prev);
3905
3906 setup_node:
3907         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3908 }
3909
3910 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3911                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3912 {
3913         int ret;
3914         struct kmem_cache *c;
3915
3916         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3917
3918         if (slab_state < FULL)
3919                 return ret;
3920
3921         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3922                 return ret;
3923
3924         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3925         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3926                 /* return value determined by the root cache only */
3927                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3928         }
3929
3930         return ret;
3931 }
3932
3933 /* Called with slab_mutex held always */
3934 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3935 {
3936         int err;
3937         int limit = 0;
3938         int shared = 0;
3939         int batchcount = 0;
3940
3941         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3942         if (err)
3943                 goto end;
3944
3945         if (!is_root_cache(cachep)) {
3946                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3947                 limit = root->limit;
3948                 shared = root->shared;
3949                 batchcount = root->batchcount;
3950         }
3951
3952         if (limit && shared && batchcount)
3953                 goto skip_setup;
3954         /*
3955          * The head array serves three purposes:
3956          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3957          * - reduce the number of spinlock operations.
3958          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3959          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3960          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3961          * Bonwick.
3962          */
3963         if (cachep->size > 131072)
3964                 limit = 1;
3965         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3966                 limit = 8;
3967         else if (cachep->size > 1024)
3968                 limit = 24;
3969         else if (cachep->size > 256)
3970                 limit = 54;
3971         else
3972                 limit = 120;
3973
3974         /*
3975          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3976          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3977          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3978          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3979          * replaces Bonwick's magazine layer.
3980          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3981          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3982          */
3983         shared = 0;
3984         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3985                 shared = 8;
3986
3987 #if DEBUG
3988         /*
3989          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3990          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3991          */
3992         if (limit > 32)
3993                 limit = 32;
3994 #endif
3995         batchcount = (limit + 1) / 2;
3996 skip_setup:
3997         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3998 end:
3999         if (err)
4000                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4001                        cachep->name, -err);
4002         return err;
4003 }
4004
4005 /*
4006  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4007  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4008  * if drain_array() is used on the shared array.
4009  */
4010 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4011                          struct array_cache *ac, int node)
4012 {
4013         LIST_HEAD(list);
4014
4015         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4016         check_mutex_acquired();
4017
4018         if (!ac || !ac->avail)
4019                 return;
4020
4021         if (ac->touched) {
4022                 ac->touched = 0;
4023                 return;
4024         }
4025
4026         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4027         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4028         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4029
4030         slabs_destroy(cachep, &list);
4031 }
4032
4033 /**
4034  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4035  * @w: work descriptor
4036  *
4037  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4038  * Purpose:
4039  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4040  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4041  *
4042  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4043  * again on the next iteration.
4044  */
4045 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4046 {
4047         struct kmem_cache *searchp;
4048         struct kmem_cache_node *n;
4049         int node = numa_mem_id();
4050         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4051
4052         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4053                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4054                 goto out;
4055
4056         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4057                 check_irq_on();
4058
4059                 /*
4060                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4061                  * have established with reasonable certainty that
4062                  * we can do some work if the lock was obtained.
4063                  */
4064                 n = get_node(searchp, node);
4065
4066                 reap_alien(searchp, n);
4067
4068                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4069
4070                 /*
4071                  * These are racy checks but it does not matter
4072                  * if we skip one check or scan twice.
4073                  */
4074                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4075                         goto next;
4076
4077                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4078
4079                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4080
4081                 if (n->free_touched)
4082                         n->free_touched = 0;
4083                 else {
4084                         int freed;
4085
4086                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4087                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4088                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4089                 }
4090 next:
4091                 cond_resched();
4092         }
4093         check_irq_on();
4094         mutex_unlock(&slab_mutex);
4095         next_reap_node();
4096 out:
4097         /* Set up the next iteration */
4098         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4099 }
4100
4101 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4102 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4103 {
4104         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4105         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4106         unsigned long free_slabs = 0;
4107         int node;
4108         struct kmem_cache_node *n;
4109
4110         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4111                 check_irq_on();
4112                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4113
4114                 total_slabs += n->total_slabs;
4115                 free_slabs += n->free_slabs;
4116                 free_objs += n->free_objects;
4117
4118                 if (n->shared)
4119                         shared_avail += n->shared->avail;
4120
4121                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4122         }
4123         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4124         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4125         active_objs = num_objs - free_objs;
4126
4127         sinfo->active_objs = active_objs;
4128         sinfo->num_objs = num_objs;
4129         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4130         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4131         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4132         sinfo->limit = cachep->limit;
4133         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4134         sinfo->shared = cachep->shared;
4135         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4136         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4137 }
4138
4139 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4140 {
4141 #if STATS
4142         {                       /* node stats */
4143                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4144                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4145                 unsigned long grown = cachep->grown;
4146                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4147                 unsigned long errors = cachep->errors;
4148                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4149                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4150                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4151                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4152
4153                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4154                            allocs, high, grown,
4155                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4156                            node_frees, overflows);
4157         }
4158         /* cpu stats */
4159         {
4160                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4161                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4162                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4163                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4164
4165                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4166                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4167         }
4168 #endif
4169 }
4170
4171 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4172 /**
4173  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4174  * @file: unused
4175  * @buffer: user buffer
4176  * @count: data length
4177  * @ppos: unused
4178  */
4179 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4180                        size_t count, loff_t *ppos)
4181 {
4182         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4183         int limit, batchcount, shared, res;
4184         struct kmem_cache *cachep;
4185
4186         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4187                 return -EINVAL;
4188         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4189                 return -EFAULT;
4190         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4191
4192         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4193         if (!tmp)
4194                 return -EINVAL;
4195         *tmp = '\0';
4196         tmp++;
4197         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4198                 return -EINVAL;
4199
4200         /* Find the cache in the chain of caches. */
4201         mutex_lock(&slab_mutex);
4202         res = -EINVAL;
4203         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4204                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4205                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4206                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4207                                 res = 0;
4208                         } else {
4209                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4210                                                        batchcount, shared,
4211                                                        GFP_KERNEL);
4212                         }
4213                         break;
4214                 }
4215         }
4216         mutex_unlock(&slab_mutex);
4217         if (res >= 0)
4218                 res = count;
4219         return res;
4220 }
4221
4222 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4223
4224 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4225 {
4226         unsigned long *p;
4227         int l;
4228         if (!v)
4229                 return 1;
4230         l = n[1];
4231         p = n + 2;
4232         while (l) {
4233                 int i = l/2;
4234                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4235                 if (*q == v) {
4236                         q[1]++;
4237                         return 1;
4238                 }
4239                 if (*q > v) {
4240                         l = i;
4241                 } else {
4242                         p = q + 2;
4243                         l -= i + 1;
4244                 }
4245         }
4246         if (++n[1] == n[0])
4247                 return 0;
4248         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4249         p[0] = v;
4250         p[1] = 1;
4251         return 1;
4252 }
4253
4254 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4255                                                 struct page *page)
4256 {
4257         void *p;
4258         int i, j;
4259         unsigned long v;
4260
4261         if (n[0] == n[1])
4262                 return;
4263         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4264                 bool active = true;
4265
4266                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4267                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4268                                 active = false;
4269                                 break;
4270                         }
4271                 }
4272
4273                 if (!active)
4274                         continue;
4275
4276                 /*
4277                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4278                  * mapping is established when actual object allocation and
4279                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4280                  * cache.
4281                  */
4282                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4283                         continue;
4284
4285                 if (!add_caller(n, v))
4286                         return;
4287         }
4288 }
4289
4290 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4291 {
4292 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4293         unsigned long offset, size;
4294         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4295
4296         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4297                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4298                 if (modname[0])
4299                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4300                 return;
4301         }
4302 #endif
4303         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4304 }
4305
4306 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4307 {
4308         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4309         struct page *page;
4310         struct kmem_cache_node *n;
4311         const char *name;
4312         unsigned long *x = m->private;
4313         int node;
4314         int i;
4315
4316         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4317                 return 0;
4318         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4319                 return 0;
4320
4321         /*
4322          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4323          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4324          * during the processing, information would be wrong so restart
4325          * whole processing.
4326          */
4327         do {
4328                 set_store_user_clean(cachep);
4329                 drain_cpu_caches(cachep);
4330
4331                 x[1] = 0;
4332
4333                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4334
4335                         check_irq_on();
4336                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4337
4338                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4339                                 handle_slab(x, cachep, page);
4340                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4341                                 handle_slab(x, cachep, page);
4342                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4343                 }
4344         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4345
4346         name = cachep->name;
4347         if (x[0] == x[1]) {
4348                 /* Increase the buffer size */
4349                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4350                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4351                 if (!m->private) {
4352                         /* Too bad, we are really out */
4353                         m->private = x;
4354                         mutex_lock(&slab_mutex);
4355                         return -ENOMEM;
4356                 }
4357                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4358                 kfree(x);
4359                 mutex_lock(&slab_mutex);
4360                 /* Now make sure this entry will be retried */
4361                 m->count = m->size;
4362                 return 0;
4363         }
4364         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4365                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4366                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4367                 seq_putc(m, '\n');
4368         }
4369
4370         return 0;
4371 }
4372
4373 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4374         .start = slab_start,
4375         .next = slab_next,
4376         .stop = slab_stop,
4377         .show = leaks_show,
4378 };
4379
4380 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4381 {
4382         unsigned long *n;
4383
4384         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4385         if (!n)
4386                 return -ENOMEM;
4387
4388         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4389
4390         return 0;
4391 }
4392
4393 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4394         .open           = slabstats_open,
4395         .read           = seq_read,
4396         .llseek         = seq_lseek,
4397         .release        = seq_release_private,
4398 };
4399 #endif
4400
4401 static int __init slab_proc_init(void)
4402 {
4403 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4404         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4405 #endif
4406         return 0;
4407 }
4408 module_init(slab_proc_init);
4409 #endif
4410
4411 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4412 /*
4413  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4414  *
4415  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4416  * to indicate an error.
4417  */
4418 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4419                                 struct page *page)
4420 {
4421         struct kmem_cache *cachep;
4422         unsigned int objnr;
4423         unsigned long offset;
4424
4425         /* Find and validate object. */
4426         cachep = page->slab_cache;
4427         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4428         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4429
4430         /* Find offset within object. */
4431         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4432
4433         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4434         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4435                 return NULL;
4436
4437         return cachep->name;
4438 }
4439 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4440
4441 /**
4442  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4443  * @objp: Pointer to the object
4444  *
4445  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4446  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4447  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4448  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4449  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4450  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4451  * must not be freed during the duration of the call.
4452  */
4453 size_t ksize(const void *objp)
4454 {
4455         size_t size;
4456
4457         BUG_ON(!objp);
4458         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4459                 return 0;
4460
4461         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4462         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4463          * so we need to unpoison this area.
4464          */
4465         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4466
4467         return size;
4468 }
4469 EXPORT_SYMBOL(ksize);