]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/slab.c
RDMA/SA: Fix kernel panic in CMA request handler flow
[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 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 /*
410  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
411  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
412  *   we can replace (offset / cache->size) by
413  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
414  */
415 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
416                                         const struct page *page, void *obj)
417 {
418         u32 offset = (obj - page->s_mem);
419         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
420 }
421
422 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
423 /* internal cache of cache description objs */
424 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
425         .batchcount = 1,
426         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
427         .shared = 1,
428         .size = sizeof(struct kmem_cache),
429         .name = "kmem_cache",
430 };
431
432 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
433
434 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
435 {
436         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
437 }
438
439 /*
440  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
441  */
442 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
443                 unsigned long flags, size_t *left_over)
444 {
445         unsigned int num;
446         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
447
448         /*
449          * The slab management structure can be either off the slab or
450          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
451          * slab is used for:
452          *
453          * - @buffer_size bytes for each object
454          * - One freelist_idx_t for each object
455          *
456          * We don't need to consider alignment of freelist because
457          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
458          * at the correct alignment.
459          *
460          * If the slab management structure is off the slab, then the
461          * alignment will already be calculated into the size. Because
462          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
463          * correct alignment when allocated.
464          */
465         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
466                 num = slab_size / buffer_size;
467                 *left_over = slab_size % buffer_size;
468         } else {
469                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
470                 *left_over = slab_size %
471                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
472         }
473
474         return num;
475 }
476
477 #if DEBUG
478 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
479
480 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
481                         char *msg)
482 {
483         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
484                function, cachep->name, msg);
485         dump_stack();
486         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
487 }
488 #endif
489
490 /*
491  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
492  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
493  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
494  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
495  * line
496   */
497
498 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
499 static int __init noaliencache_setup(char *s)
500 {
501         use_alien_caches = 0;
502         return 1;
503 }
504 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
505
506 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
507 {
508         get_option(&str, &slab_max_order);
509         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
510                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
511         slab_max_order_set = true;
512
513         return 1;
514 }
515 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
516
517 #ifdef CONFIG_NUMA
518 /*
519  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
520  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
521  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
522  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
523  */
524 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
525
526 static void init_reap_node(int cpu)
527 {
528         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
529                                                     node_online_map);
530 }
531
532 static void next_reap_node(void)
533 {
534         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
535
536         node = next_node_in(node, node_online_map);
537         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
538 }
539
540 #else
541 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
542 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
543 #endif
544
545 /*
546  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
547  * via the workqueue/eventd.
548  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
549  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
550  * lock.
551  */
552 static void start_cpu_timer(int cpu)
553 {
554         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
555
556         if (reap_work->work.func == NULL) {
557                 init_reap_node(cpu);
558                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
559                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
560                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
561         }
562 }
563
564 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
565 {
566         /*
567          * The array_cache structures contain pointers to free object.
568          * However, when such objects are allocated or transferred to another
569          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
570          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
571          * not scan such objects.
572          */
573         kmemleak_no_scan(ac);
574         if (ac) {
575                 ac->avail = 0;
576                 ac->limit = limit;
577                 ac->batchcount = batch;
578                 ac->touched = 0;
579         }
580 }
581
582 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
583                                             int batchcount, gfp_t gfp)
584 {
585         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
586         struct array_cache *ac = NULL;
587
588         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
589         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
590         return ac;
591 }
592
593 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
594                                         struct page *page, void *objp)
595 {
596         struct kmem_cache_node *n;
597         int page_node;
598         LIST_HEAD(list);
599
600         page_node = page_to_nid(page);
601         n = get_node(cachep, page_node);
602
603         spin_lock(&n->list_lock);
604         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
605         spin_unlock(&n->list_lock);
606
607         slabs_destroy(cachep, &list);
608 }
609
610 /*
611  * Transfer objects in one arraycache to another.
612  * Locking must be handled by the caller.
613  *
614  * Return the number of entries transferred.
615  */
616 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
617                 struct array_cache *from, unsigned int max)
618 {
619         /* Figure out how many entries to transfer */
620         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
621
622         if (!nr)
623                 return 0;
624
625         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
626                         sizeof(void *) *nr);
627
628         from->avail -= nr;
629         to->avail += nr;
630         return nr;
631 }
632
633 #ifndef CONFIG_NUMA
634
635 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
636 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
637
638 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
639                                                 int limit, gfp_t gfp)
640 {
641         return NULL;
642 }
643
644 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
645 {
646 }
647
648 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
649 {
650         return 0;
651 }
652
653 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
654                 gfp_t flags)
655 {
656         return NULL;
657 }
658
659 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
660                  gfp_t flags, int nodeid)
661 {
662         return NULL;
663 }
664
665 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
666 {
667         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
668 }
669
670 #else   /* CONFIG_NUMA */
671
672 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
673 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
674
675 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
676                                                 int batch, gfp_t gfp)
677 {
678         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
679         struct alien_cache *alc = NULL;
680
681         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
682         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
683         spin_lock_init(&alc->lock);
684         return alc;
685 }
686
687 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
688 {
689         struct alien_cache **alc_ptr;
690         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
691         int i;
692
693         if (limit > 1)
694                 limit = 12;
695         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
696         if (!alc_ptr)
697                 return NULL;
698
699         for_each_node(i) {
700                 if (i == node || !node_online(i))
701                         continue;
702                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
703                 if (!alc_ptr[i]) {
704                         for (i--; i >= 0; i--)
705                                 kfree(alc_ptr[i]);
706                         kfree(alc_ptr);
707                         return NULL;
708                 }
709         }
710         return alc_ptr;
711 }
712
713 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
714 {
715         int i;
716
717         if (!alc_ptr)
718                 return;
719         for_each_node(i)
720             kfree(alc_ptr[i]);
721         kfree(alc_ptr);
722 }
723
724 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
725                                 struct array_cache *ac, int node,
726                                 struct list_head *list)
727 {
728         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
729
730         if (ac->avail) {
731                 spin_lock(&n->list_lock);
732                 /*
733                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
734                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
735                  * into the free lists and getting them back later.
736                  */
737                 if (n->shared)
738                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
739
740                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
741                 ac->avail = 0;
742                 spin_unlock(&n->list_lock);
743         }
744 }
745
746 /*
747  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
748  */
749 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
750 {
751         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
752
753         if (n->alien) {
754                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
755                 struct array_cache *ac;
756
757                 if (alc) {
758                         ac = &alc->ac;
759                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
760                                 LIST_HEAD(list);
761
762                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
763                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
764                                 slabs_destroy(cachep, &list);
765                         }
766                 }
767         }
768 }
769
770 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
771                                 struct alien_cache **alien)
772 {
773         int i = 0;
774         struct alien_cache *alc;
775         struct array_cache *ac;
776         unsigned long flags;
777
778         for_each_online_node(i) {
779                 alc = alien[i];
780                 if (alc) {
781                         LIST_HEAD(list);
782
783                         ac = &alc->ac;
784                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
785                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
786                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
787                         slabs_destroy(cachep, &list);
788                 }
789         }
790 }
791
792 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
793                                 int node, int page_node)
794 {
795         struct kmem_cache_node *n;
796         struct alien_cache *alien = NULL;
797         struct array_cache *ac;
798         LIST_HEAD(list);
799
800         n = get_node(cachep, node);
801         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
802         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
803                 alien = n->alien[page_node];
804                 ac = &alien->ac;
805                 spin_lock(&alien->lock);
806                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
807                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
808                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
809                 }
810                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
811                 spin_unlock(&alien->lock);
812                 slabs_destroy(cachep, &list);
813         } else {
814                 n = get_node(cachep, page_node);
815                 spin_lock(&n->list_lock);
816                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
817                 spin_unlock(&n->list_lock);
818                 slabs_destroy(cachep, &list);
819         }
820         return 1;
821 }
822
823 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
824 {
825         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
826         int node = numa_mem_id();
827         /*
828          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
829          * cache on this cpu.
830          */
831         if (likely(node == page_node))
832                 return 0;
833
834         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
835 }
836
837 /*
838  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
839  * warn about failures.
840  */
841 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
842 {
843         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
844 }
845 #endif
846
847 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
848 {
849         struct kmem_cache_node *n;
850
851         /*
852          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
853          * begin anything. Make sure some other cpu on this
854          * node has not already allocated this
855          */
856         n = get_node(cachep, node);
857         if (n) {
858                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
859                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
860                                 cachep->num;
861                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
862
863                 return 0;
864         }
865
866         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
867         if (!n)
868                 return -ENOMEM;
869
870         kmem_cache_node_init(n);
871         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
872                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
873
874         n->free_limit =
875                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
876
877         /*
878          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
879          * come and go.  slab_mutex is sufficient
880          * protection here.
881          */
882         cachep->node[node] = n;
883
884         return 0;
885 }
886
887 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
888 /*
889  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
890  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
891  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
892  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
893  * already in use.
894  *
895  * Must hold slab_mutex.
896  */
897 static int init_cache_node_node(int node)
898 {
899         int ret;
900         struct kmem_cache *cachep;
901
902         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
903                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
904                 if (ret)
905                         return ret;
906         }
907
908         return 0;
909 }
910 #endif
911
912 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
913                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
914 {
915         int ret = -ENOMEM;
916         struct kmem_cache_node *n;
917         struct array_cache *old_shared = NULL;
918         struct array_cache *new_shared = NULL;
919         struct alien_cache **new_alien = NULL;
920         LIST_HEAD(list);
921
922         if (use_alien_caches) {
923                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
924                 if (!new_alien)
925                         goto fail;
926         }
927
928         if (cachep->shared) {
929                 new_shared = alloc_arraycache(node,
930                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
931                 if (!new_shared)
932                         goto fail;
933         }
934
935         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
936         if (ret)
937                 goto fail;
938
939         n = get_node(cachep, node);
940         spin_lock_irq(&n->list_lock);
941         if (n->shared && force_change) {
942                 free_block(cachep, n->shared->entry,
943                                 n->shared->avail, node, &list);
944                 n->shared->avail = 0;
945         }
946
947         if (!n->shared || force_change) {
948                 old_shared = n->shared;
949                 n->shared = new_shared;
950                 new_shared = NULL;
951         }
952
953         if (!n->alien) {
954                 n->alien = new_alien;
955                 new_alien = NULL;
956         }
957
958         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
959         slabs_destroy(cachep, &list);
960
961         /*
962          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
963          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
964          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
965          * freed after synchronize_sched().
966          */
967         if (old_shared && force_change)
968                 synchronize_sched();
969
970 fail:
971         kfree(old_shared);
972         kfree(new_shared);
973         free_alien_cache(new_alien);
974
975         return ret;
976 }
977
978 #ifdef CONFIG_SMP
979
980 static void cpuup_canceled(long cpu)
981 {
982         struct kmem_cache *cachep;
983         struct kmem_cache_node *n = NULL;
984         int node = cpu_to_mem(cpu);
985         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
986
987         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
988                 struct array_cache *nc;
989                 struct array_cache *shared;
990                 struct alien_cache **alien;
991                 LIST_HEAD(list);
992
993                 n = get_node(cachep, node);
994                 if (!n)
995                         continue;
996
997                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
998
999                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1000                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1001
1002                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1003                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1004                 if (nc) {
1005                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1006                         nc->avail = 0;
1007                 }
1008
1009                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1010                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1011                         goto free_slab;
1012                 }
1013
1014                 shared = n->shared;
1015                 if (shared) {
1016                         free_block(cachep, shared->entry,
1017                                    shared->avail, node, &list);
1018                         n->shared = NULL;
1019                 }
1020
1021                 alien = n->alien;
1022                 n->alien = NULL;
1023
1024                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1025
1026                 kfree(shared);
1027                 if (alien) {
1028                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1029                         free_alien_cache(alien);
1030                 }
1031
1032 free_slab:
1033                 slabs_destroy(cachep, &list);
1034         }
1035         /*
1036          * In the previous loop, all the objects were freed to
1037          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1038          * shrink each nodelist to its limit.
1039          */
1040         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1041                 n = get_node(cachep, node);
1042                 if (!n)
1043                         continue;
1044                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1045         }
1046 }
1047
1048 static int cpuup_prepare(long cpu)
1049 {
1050         struct kmem_cache *cachep;
1051         int node = cpu_to_mem(cpu);
1052         int err;
1053
1054         /*
1055          * We need to do this right in the beginning since
1056          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1057          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1058          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1059          */
1060         err = init_cache_node_node(node);
1061         if (err < 0)
1062                 goto bad;
1063
1064         /*
1065          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1066          * array caches
1067          */
1068         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1069                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1070                 if (err)
1071                         goto bad;
1072         }
1073
1074         return 0;
1075 bad:
1076         cpuup_canceled(cpu);
1077         return -ENOMEM;
1078 }
1079
1080 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1081 {
1082         int err;
1083
1084         mutex_lock(&slab_mutex);
1085         err = cpuup_prepare(cpu);
1086         mutex_unlock(&slab_mutex);
1087         return err;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1092  * offline.
1093  *
1094  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1095  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1096  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1097  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1098  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1099  */
1100 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1101 {
1102         mutex_lock(&slab_mutex);
1103         cpuup_canceled(cpu);
1104         mutex_unlock(&slab_mutex);
1105         return 0;
1106 }
1107 #endif
1108
1109 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1110 {
1111         start_cpu_timer(cpu);
1112         return 0;
1113 }
1114
1115 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1116 {
1117         /*
1118          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1119          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1120          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1121          * timer.
1122          */
1123         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1124         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1125         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1126         return 0;
1127 }
1128
1129 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1130 /*
1131  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1132  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1133  * removed.
1134  *
1135  * Must hold slab_mutex.
1136  */
1137 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1138 {
1139         struct kmem_cache *cachep;
1140         int ret = 0;
1141
1142         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1143                 struct kmem_cache_node *n;
1144
1145                 n = get_node(cachep, node);
1146                 if (!n)
1147                         continue;
1148
1149                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1150
1151                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1152                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1153                         ret = -EBUSY;
1154                         break;
1155                 }
1156         }
1157         return ret;
1158 }
1159
1160 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1161                                         unsigned long action, void *arg)
1162 {
1163         struct memory_notify *mnb = arg;
1164         int ret = 0;
1165         int nid;
1166
1167         nid = mnb->status_change_nid;
1168         if (nid < 0)
1169                 goto out;
1170
1171         switch (action) {
1172         case MEM_GOING_ONLINE:
1173                 mutex_lock(&slab_mutex);
1174                 ret = init_cache_node_node(nid);
1175                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1176                 break;
1177         case MEM_GOING_OFFLINE:
1178                 mutex_lock(&slab_mutex);
1179                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1180                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1181                 break;
1182         case MEM_ONLINE:
1183         case MEM_OFFLINE:
1184         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1185         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1186                 break;
1187         }
1188 out:
1189         return notifier_from_errno(ret);
1190 }
1191 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1192
1193 /*
1194  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1195  */
1196 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1197                                 int nodeid)
1198 {
1199         struct kmem_cache_node *ptr;
1200
1201         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1202         BUG_ON(!ptr);
1203
1204         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1205         /*
1206          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1207          */
1208         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1209
1210         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1211         cachep->node[nodeid] = ptr;
1212 }
1213
1214 /*
1215  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1216  * size of kmem_cache_node.
1217  */
1218 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1219 {
1220         int node;
1221
1222         for_each_online_node(node) {
1223                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1224                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1225                     REAPTIMEOUT_NODE +
1226                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1232  * before smp_init().
1233  */
1234 void __init kmem_cache_init(void)
1235 {
1236         int i;
1237
1238         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1239                                         sizeof(struct rcu_head));
1240         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1241
1242         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1243                 use_alien_caches = 0;
1244
1245         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1246                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1247
1248         /*
1249          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1250          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1251          * not overridden on the command line.
1252          */
1253         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1254                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1255
1256         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1257          * from caches that do not exist yet:
1258          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1259          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1260          *    kmem_cache is statically allocated.
1261          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1262          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1263          *    array at the end of the bootstrap.
1264          * 2) Create the first kmalloc cache.
1265          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1266          *    An __init data area is used for the head array.
1267          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1268          *    head arrays.
1269          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1270          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1271          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1272          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1273          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1274          */
1275
1276         /* 1) create the kmem_cache */
1277
1278         /*
1279          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1280          */
1281         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1282                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1283                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1284                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1285         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1286         slab_state = PARTIAL;
1287
1288         /*
1289          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1290          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1291          */
1292         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1293                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1294                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1295         slab_state = PARTIAL_NODE;
1296         setup_kmalloc_cache_index_table();
1297
1298         slab_early_init = 0;
1299
1300         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1301         {
1302                 int nid;
1303
1304                 for_each_online_node(nid) {
1305                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1306
1307                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1308                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1309                 }
1310         }
1311
1312         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1313 }
1314
1315 void __init kmem_cache_init_late(void)
1316 {
1317         struct kmem_cache *cachep;
1318
1319         slab_state = UP;
1320
1321         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1322         mutex_lock(&slab_mutex);
1323         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1324                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1325                         BUG();
1326         mutex_unlock(&slab_mutex);
1327
1328         /* Done! */
1329         slab_state = FULL;
1330
1331 #ifdef CONFIG_NUMA
1332         /*
1333          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1334          * node.
1335          */
1336         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1337 #endif
1338
1339         /*
1340          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1341          * of the kernel is not yet operational.
1342          */
1343 }
1344
1345 static int __init cpucache_init(void)
1346 {
1347         int ret;
1348
1349         /*
1350          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1351          */
1352         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1353                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1354         WARN_ON(ret < 0);
1355
1356         /* Done! */
1357         slab_state = FULL;
1358         return 0;
1359 }
1360 __initcall(cpucache_init);
1361
1362 static noinline void
1363 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1364 {
1365 #if DEBUG
1366         struct kmem_cache_node *n;
1367         unsigned long flags;
1368         int node;
1369         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1370                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1371
1372         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1373                 return;
1374
1375         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1376                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1377         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1378                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1379
1380         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1381                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1382
1383                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1384                 total_slabs = n->total_slabs;
1385                 free_slabs = n->free_slabs;
1386                 free_objs = n->free_objects;
1387                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1388
1389                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1390                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1391                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1392                         total_slabs * cachep->num);
1393         }
1394 #endif
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1399  * kmem_cache_node ->list_lock.
1400  *
1401  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1402  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1403  * would be relatively rare and ignorable.
1404  */
1405 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1406                                                                 int nodeid)
1407 {
1408         struct page *page;
1409         int nr_pages;
1410
1411         flags |= cachep->allocflags;
1412         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1413                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1414
1415         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1416         if (!page) {
1417                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1418                 return NULL;
1419         }
1420
1421         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1422                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1423                 return NULL;
1424         }
1425
1426         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1427         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1428                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1429                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1430         else
1431                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1432                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1433
1434         __SetPageSlab(page);
1435         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1436         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1437                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1438
1439         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1440                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1441
1442                 if (cachep->ctor)
1443                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1444                 else
1445                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1446         }
1447
1448         return page;
1449 }
1450
1451 /*
1452  * Interface to system's page release.
1453  */
1454 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1455 {
1456         int order = cachep->gfporder;
1457         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1458
1459         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1460
1461         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1462                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1463                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1464         else
1465                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1466                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1467
1468         BUG_ON(!PageSlab(page));
1469         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1470         __ClearPageSlab(page);
1471         page_mapcount_reset(page);
1472         page->mapping = NULL;
1473
1474         if (current->reclaim_state)
1475                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1476         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1477         __free_pages(page, order);
1478 }
1479
1480 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1481 {
1482         struct kmem_cache *cachep;
1483         struct page *page;
1484
1485         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1486         cachep = page->slab_cache;
1487
1488         kmem_freepages(cachep, page);
1489 }
1490
1491 #if DEBUG
1492 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1493 {
1494         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1495                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1496                 return true;
1497
1498         return false;
1499 }
1500
1501 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1502 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1503                             unsigned long caller)
1504 {
1505         int size = cachep->object_size;
1506
1507         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1508
1509         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1510                 return;
1511
1512         *addr++ = 0x12345678;
1513         *addr++ = caller;
1514         *addr++ = smp_processor_id();
1515         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1516         {
1517                 unsigned long *sptr = &caller;
1518                 unsigned long svalue;
1519
1520                 while (!kstack_end(sptr)) {
1521                         svalue = *sptr++;
1522                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1523                                 *addr++ = svalue;
1524                                 size -= sizeof(unsigned long);
1525                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1526                                         break;
1527                         }
1528                 }
1529
1530         }
1531         *addr++ = 0x87654321;
1532 }
1533
1534 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1535                                 int map, unsigned long caller)
1536 {
1537         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1538                 return;
1539
1540         if (caller)
1541                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1542
1543         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1544 }
1545
1546 #else
1547 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1548                                 int map, unsigned long caller) {}
1549
1550 #endif
1551
1552 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1553 {
1554         int size = cachep->object_size;
1555         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1556
1557         memset(addr, val, size);
1558         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1559 }
1560
1561 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1562 {
1563         int i;
1564         unsigned char error = 0;
1565         int bad_count = 0;
1566
1567         pr_err("%03x: ", offset);
1568         for (i = 0; i < limit; i++) {
1569                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1570                         error = data[offset + i];
1571                         bad_count++;
1572                 }
1573         }
1574         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1575                         &data[offset], limit, 1);
1576
1577         if (bad_count == 1) {
1578                 error ^= POISON_FREE;
1579                 if (!(error & (error - 1))) {
1580                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1581 #ifdef CONFIG_X86
1582                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1583 #else
1584                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1585 #endif
1586                 }
1587         }
1588 }
1589 #endif
1590
1591 #if DEBUG
1592
1593 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1594 {
1595         int i, size;
1596         char *realobj;
1597
1598         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1599                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1600                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1601                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1602         }
1603
1604         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1605                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1606                        *dbg_userword(cachep, objp),
1607                        *dbg_userword(cachep, objp));
1608         }
1609         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1610         size = cachep->object_size;
1611         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1612                 int limit;
1613                 limit = 16;
1614                 if (i + limit > size)
1615                         limit = size - i;
1616                 dump_line(realobj, i, limit);
1617         }
1618 }
1619
1620 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1621 {
1622         char *realobj;
1623         int size, i;
1624         int lines = 0;
1625
1626         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1627                 return;
1628
1629         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1630         size = cachep->object_size;
1631
1632         for (i = 0; i < size; i++) {
1633                 char exp = POISON_FREE;
1634                 if (i == size - 1)
1635                         exp = POISON_END;
1636                 if (realobj[i] != exp) {
1637                         int limit;
1638                         /* Mismatch ! */
1639                         /* Print header */
1640                         if (lines == 0) {
1641                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1642                                        print_tainted(), cachep->name,
1643                                        realobj, size);
1644                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1645                         }
1646                         /* Hexdump the affected line */
1647                         i = (i / 16) * 16;
1648                         limit = 16;
1649                         if (i + limit > size)
1650                                 limit = size - i;
1651                         dump_line(realobj, i, limit);
1652                         i += 16;
1653                         lines++;
1654                         /* Limit to 5 lines */
1655                         if (lines > 5)
1656                                 break;
1657                 }
1658         }
1659         if (lines != 0) {
1660                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1661                  * exist:
1662                  */
1663                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1664                 unsigned int objnr;
1665
1666                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1667                 if (objnr) {
1668                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1669                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1670                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1671                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1672                 }
1673                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1674                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1675                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1676                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1677                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1678                 }
1679         }
1680 }
1681 #endif
1682
1683 #if DEBUG
1684 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1685                                                 struct page *page)
1686 {
1687         int i;
1688
1689         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1690                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1691                         POISON_FREE);
1692         }
1693
1694         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1695                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1696
1697                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1698                         check_poison_obj(cachep, objp);
1699                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1700                 }
1701                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1702                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1703                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1704                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1705                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1706                 }
1707         }
1708 }
1709 #else
1710 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1711                                                 struct page *page)
1712 {
1713 }
1714 #endif
1715
1716 /**
1717  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1718  * @cachep: cache pointer being destroyed
1719  * @page: page pointer being destroyed
1720  *
1721  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1722  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1723  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1724  */
1725 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1726 {
1727         void *freelist;
1728
1729         freelist = page->freelist;
1730         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1731         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1732                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1733         else
1734                 kmem_freepages(cachep, page);
1735
1736         /*
1737          * From now on, we don't use freelist
1738          * although actual page can be freed in rcu context
1739          */
1740         if (OFF_SLAB(cachep))
1741                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1742 }
1743
1744 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1745 {
1746         struct page *page, *n;
1747
1748         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1749                 list_del(&page->lru);
1750                 slab_destroy(cachep, page);
1751         }
1752 }
1753
1754 /**
1755  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1756  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1757  * @size: size of objects to be created in this cache.
1758  * @flags: slab allocation flags
1759  *
1760  * Also calculates the number of objects per slab.
1761  *
1762  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1763  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1764  * towards high-order requests, this should be changed.
1765  */
1766 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1767                                 size_t size, unsigned long flags)
1768 {
1769         size_t left_over = 0;
1770         int gfporder;
1771
1772         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1773                 unsigned int num;
1774                 size_t remainder;
1775
1776                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1777                 if (!num)
1778                         continue;
1779
1780                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1781                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1782                         break;
1783
1784                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1785                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1786                         size_t freelist_size;
1787
1788                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1789                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1790                         if (!freelist_cache)
1791                                 continue;
1792
1793                         /*
1794                          * Needed to avoid possible looping condition
1795                          * in cache_grow_begin()
1796                          */
1797                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1798                                 continue;
1799
1800                         /* check if off slab has enough benefit */
1801                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1802                                 continue;
1803                 }
1804
1805                 /* Found something acceptable - save it away */
1806                 cachep->num = num;
1807                 cachep->gfporder = gfporder;
1808                 left_over = remainder;
1809
1810                 /*
1811                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1812                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1813                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1814                  */
1815                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1816                         break;
1817
1818                 /*
1819                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1820                  * currently bad for the gfp()s.
1821                  */
1822                 if (gfporder >= slab_max_order)
1823                         break;
1824
1825                 /*
1826                  * Acceptable internal fragmentation?
1827                  */
1828                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1829                         break;
1830         }
1831         return left_over;
1832 }
1833
1834 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1835                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1836 {
1837         int cpu;
1838         size_t size;
1839         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1840
1841         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1842         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1843
1844         if (!cpu_cache)
1845                 return NULL;
1846
1847         for_each_possible_cpu(cpu) {
1848                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1849                                 entries, batchcount);
1850         }
1851
1852         return cpu_cache;
1853 }
1854
1855 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1856 {
1857         if (slab_state >= FULL)
1858                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1859
1860         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1861         if (!cachep->cpu_cache)
1862                 return 1;
1863
1864         if (slab_state == DOWN) {
1865                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1866                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1867         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1868                 /* For kmem_cache_node */
1869                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1870         } else {
1871                 int node;
1872
1873                 for_each_online_node(node) {
1874                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1875                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1876                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1877                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1878                 }
1879         }
1880
1881         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1882                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1883                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1884
1885         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1886         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1887         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1888         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1889         cachep->batchcount = 1;
1890         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1891         return 0;
1892 }
1893
1894 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1895         unsigned long flags, const char *name,
1896         void (*ctor)(void *))
1897 {
1898         return flags;
1899 }
1900
1901 struct kmem_cache *
1902 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1903                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1904 {
1905         struct kmem_cache *cachep;
1906
1907         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1908         if (cachep) {
1909                 cachep->refcount++;
1910
1911                 /*
1912                  * Adjust the object sizes so that we clear
1913                  * the complete object on kzalloc.
1914                  */
1915                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1916         }
1917         return cachep;
1918 }
1919
1920 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1921                         size_t size, unsigned long flags)
1922 {
1923         size_t left;
1924
1925         cachep->num = 0;
1926
1927         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1928                 return false;
1929
1930         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1931                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1932         if (!cachep->num)
1933                 return false;
1934
1935         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1936                 return false;
1937
1938         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1939
1940         return true;
1941 }
1942
1943 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1944                         size_t size, unsigned long flags)
1945 {
1946         size_t left;
1947
1948         cachep->num = 0;
1949
1950         /*
1951          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1952          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1953          */
1954         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1955                 return false;
1956
1957         /*
1958          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1959          * off-slab (should allow better packing of objs).
1960          */
1961         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1962         if (!cachep->num)
1963                 return false;
1964
1965         /*
1966          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1967          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1968          */
1969         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1970                 return false;
1971
1972         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1973
1974         return true;
1975 }
1976
1977 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1978                         size_t size, unsigned long flags)
1979 {
1980         size_t left;
1981
1982         cachep->num = 0;
1983
1984         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1985         if (!cachep->num)
1986                 return false;
1987
1988         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1989
1990         return true;
1991 }
1992
1993 /**
1994  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1995  * @cachep: cache management descriptor
1996  * @flags: SLAB flags
1997  *
1998  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1999  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2000  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2001  *
2002  * The flags are
2003  *
2004  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2005  * to catch references to uninitialised memory.
2006  *
2007  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2008  * for buffer overruns.
2009  *
2010  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2011  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2012  * as davem.
2013  */
2014 int
2015 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2016 {
2017         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2018         gfp_t gfp;
2019         int err;
2020         size_t size = cachep->size;
2021
2022 #if DEBUG
2023 #if FORCED_DEBUG
2024         /*
2025          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2026          * large objects, if the increased size would increase the object size
2027          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2028          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2029          */
2030         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2031                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2032                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2033         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2034                 flags |= SLAB_POISON;
2035 #endif
2036 #endif
2037
2038         /*
2039          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2040          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2041          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2042          */
2043         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2044                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2045                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2046         }
2047
2048         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2049                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2050                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2051                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2052                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2053                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2054         }
2055
2056         /* 3) caller mandated alignment */
2057         if (ralign < cachep->align) {
2058                 ralign = cachep->align;
2059         }
2060         /* disable debug if necessary */
2061         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2062                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2063         /*
2064          * 4) Store it.
2065          */
2066         cachep->align = ralign;
2067         cachep->colour_off = cache_line_size();
2068         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2069         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2070                 cachep->colour_off = cachep->align;
2071
2072         if (slab_is_available())
2073                 gfp = GFP_KERNEL;
2074         else
2075                 gfp = GFP_NOWAIT;
2076
2077 #if DEBUG
2078
2079         /*
2080          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2081          * into align above.
2082          */
2083         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2084                 /* add space for red zone words */
2085                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2086                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2087         }
2088         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2089                 /* user store requires one word storage behind the end of
2090                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2091                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2092                  */
2093                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2094                         size += REDZONE_ALIGN;
2095                 else
2096                         size += BYTES_PER_WORD;
2097         }
2098 #endif
2099
2100         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2101
2102         size = ALIGN(size, cachep->align);
2103         /*
2104          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2105          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2106          */
2107         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2108                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2109
2110 #if DEBUG
2111         /*
2112          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2113          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2114          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2115          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2116          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2117          */
2118         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2119                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2120                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2121                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2122
2123                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2124                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2125                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2126                                 size = tmp_size;
2127                                 goto done;
2128                         }
2129                 }
2130         }
2131 #endif
2132
2133         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2134                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2135                 goto done;
2136         }
2137
2138         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2139                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2140                 goto done;
2141         }
2142
2143         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2144                 goto done;
2145
2146         return -E2BIG;
2147
2148 done:
2149         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2150         cachep->flags = flags;
2151         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2152         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2153                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2154         cachep->size = size;
2155         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2156
2157 #if DEBUG
2158         /*
2159          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2160          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2161          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2162          */
2163         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2164                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2165                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2166                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2167 #endif
2168
2169         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2170                 cachep->freelist_cache =
2171                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2172         }
2173
2174         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2175         if (err) {
2176                 __kmem_cache_release(cachep);
2177                 return err;
2178         }
2179
2180         return 0;
2181 }
2182
2183 #if DEBUG
2184 static void check_irq_off(void)
2185 {
2186         BUG_ON(!irqs_disabled());
2187 }
2188
2189 static void check_irq_on(void)
2190 {
2191         BUG_ON(irqs_disabled());
2192 }
2193
2194 static void check_mutex_acquired(void)
2195 {
2196         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2197 }
2198
2199 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2200 {
2201 #ifdef CONFIG_SMP
2202         check_irq_off();
2203         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2204 #endif
2205 }
2206
2207 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2208 {
2209 #ifdef CONFIG_SMP
2210         check_irq_off();
2211         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2212 #endif
2213 }
2214
2215 #else
2216 #define check_irq_off() do { } while(0)
2217 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2218 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2219 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2220 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2221 #endif
2222
2223 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2224                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2225 {
2226         int tofree;
2227
2228         if (!ac || !ac->avail)
2229                 return;
2230
2231         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2232         if (tofree > ac->avail)
2233                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2234
2235         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2236         ac->avail -= tofree;
2237         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2238 }
2239
2240 static void do_drain(void *arg)
2241 {
2242         struct kmem_cache *cachep = arg;
2243         struct array_cache *ac;
2244         int node = numa_mem_id();
2245         struct kmem_cache_node *n;
2246         LIST_HEAD(list);
2247
2248         check_irq_off();
2249         ac = cpu_cache_get(cachep);
2250         n = get_node(cachep, node);
2251         spin_lock(&n->list_lock);
2252         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2253         spin_unlock(&n->list_lock);
2254         slabs_destroy(cachep, &list);
2255         ac->avail = 0;
2256 }
2257
2258 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2259 {
2260         struct kmem_cache_node *n;
2261         int node;
2262         LIST_HEAD(list);
2263
2264         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2265         check_irq_on();
2266         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2267                 if (n->alien)
2268                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2269
2270         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2271                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2272                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2273                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2274
2275                 slabs_destroy(cachep, &list);
2276         }
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Remove slabs from the list of free slabs.
2281  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2282  *
2283  * Returns the actual number of slabs released.
2284  */
2285 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2286                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2287 {
2288         struct list_head *p;
2289         int nr_freed;
2290         struct page *page;
2291
2292         nr_freed = 0;
2293         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2294
2295                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2296                 p = n->slabs_free.prev;
2297                 if (p == &n->slabs_free) {
2298                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2299                         goto out;
2300                 }
2301
2302                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2303                 list_del(&page->lru);
2304                 n->free_slabs--;
2305                 n->total_slabs--;
2306                 /*
2307                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2308                  * to the cache.
2309                  */
2310                 n->free_objects -= cache->num;
2311                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2312                 slab_destroy(cache, page);
2313                 nr_freed++;
2314         }
2315 out:
2316         return nr_freed;
2317 }
2318
2319 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2320 {
2321         int ret = 0;
2322         int node;
2323         struct kmem_cache_node *n;
2324
2325         drain_cpu_caches(cachep);
2326
2327         check_irq_on();
2328         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2329                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2330
2331                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2332                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2333         }
2334         return (ret ? 1 : 0);
2335 }
2336
2337 #ifdef CONFIG_MEMCG
2338 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2339 {
2340         __kmem_cache_shrink(cachep);
2341 }
2342 #endif
2343
2344 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2345 {
2346         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2347 }
2348
2349 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2350 {
2351         int i;
2352         struct kmem_cache_node *n;
2353
2354         cache_random_seq_destroy(cachep);
2355
2356         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2357
2358         /* NUMA: free the node structures */
2359         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2360                 kfree(n->shared);
2361                 free_alien_cache(n->alien);
2362                 kfree(n);
2363                 cachep->node[i] = NULL;
2364         }
2365 }
2366
2367 /*
2368  * Get the memory for a slab management obj.
2369  *
2370  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2371  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2372  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2373  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2374  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2375  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2376  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2377  *
2378  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2379  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2380  */
2381 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2382                                    struct page *page, int colour_off,
2383                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2384 {
2385         void *freelist;
2386         void *addr = page_address(page);
2387
2388         page->s_mem = addr + colour_off;
2389         page->active = 0;
2390
2391         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2392                 freelist = NULL;
2393         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2394                 /* Slab management obj is off-slab. */
2395                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2396                                               local_flags, nodeid);
2397                 if (!freelist)
2398                         return NULL;
2399         } else {
2400                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2401                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2402                                 cachep->freelist_size;
2403         }
2404
2405         return freelist;
2406 }
2407
2408 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2409 {
2410         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2411 }
2412
2413 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2414                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2415 {
2416         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2417 }
2418
2419 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2420 {
2421 #if DEBUG
2422         int i;
2423
2424         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2425                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2426
2427                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2428                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2429
2430                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2431                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2432                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2433                 }
2434                 /*
2435                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2436                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2437                  * They must also be threaded.
2438                  */
2439                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2440                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2441                                                    objp + obj_offset(cachep));
2442                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2443                         kasan_poison_object_data(
2444                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2445                 }
2446
2447                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2448                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2449                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2450                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2451                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2452                 }
2453                 /* need to poison the objs? */
2454                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2455                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2456                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2457                 }
2458         }
2459 #endif
2460 }
2461
2462 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2463 /* Hold information during a freelist initialization */
2464 union freelist_init_state {
2465         struct {
2466                 unsigned int pos;
2467                 unsigned int *list;
2468                 unsigned int count;
2469         };
2470         struct rnd_state rnd_state;
2471 };
2472
2473 /*
2474  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2475  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2476  */
2477 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2478                                 struct kmem_cache *cachep,
2479                                 unsigned int count)
2480 {
2481         bool ret;
2482         unsigned int rand;
2483
2484         /* Use best entropy available to define a random shift */
2485         rand = get_random_int();
2486
2487         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2488         if (!cachep->random_seq) {
2489                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2490                 ret = false;
2491         } else {
2492                 state->list = cachep->random_seq;
2493                 state->count = count;
2494                 state->pos = rand % count;
2495                 ret = true;
2496         }
2497         return ret;
2498 }
2499
2500 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2501 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2502 {
2503         if (state->pos >= state->count)
2504                 state->pos = 0;
2505         return state->list[state->pos++];
2506 }
2507
2508 /* Swap two freelist entries */
2509 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2510 {
2511         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2512                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2513 }
2514
2515 /*
2516  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2517  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2518  */
2519 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2520 {
2521         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2522         union freelist_init_state state;
2523         bool precomputed;
2524
2525         if (count < 2)
2526                 return false;
2527
2528         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2529
2530         /* Take a random entry as the objfreelist */
2531         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2532                 if (!precomputed)
2533                         objfreelist = count - 1;
2534                 else
2535                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2536                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2537                                                 obj_offset(cachep);
2538                 count--;
2539         }
2540
2541         /*
2542          * On early boot, generate the list dynamically.
2543          * Later use a pre-computed list for speed.
2544          */
2545         if (!precomputed) {
2546                 for (i = 0; i < count; i++)
2547                         set_free_obj(page, i, i);
2548
2549                 /* Fisher-Yates shuffle */
2550                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2551                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2552                         rand %= (i + 1);
2553                         swap_free_obj(page, i, rand);
2554                 }
2555         } else {
2556                 for (i = 0; i < count; i++)
2557                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2558         }
2559
2560         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2561                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2562
2563         return true;
2564 }
2565 #else
2566 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2567                                 struct page *page)
2568 {
2569         return false;
2570 }
2571 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2572
2573 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2574                             struct page *page)
2575 {
2576         int i;
2577         void *objp;
2578         bool shuffled;
2579
2580         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2581
2582         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2583         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2584
2585         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2586                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2587                                                 obj_offset(cachep);
2588         }
2589
2590         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2591                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2592                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2593
2594                 /* constructor could break poison info */
2595                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2596                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2597                         cachep->ctor(objp);
2598                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2599                 }
2600
2601                 if (!shuffled)
2602                         set_free_obj(page, i, i);
2603         }
2604 }
2605
2606 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2607 {
2608         void *objp;
2609
2610         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2611         page->active++;
2612
2613 #if DEBUG
2614         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2615                 set_store_user_dirty(cachep);
2616 #endif
2617
2618         return objp;
2619 }
2620
2621 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2622                         struct page *page, void *objp)
2623 {
2624         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2625 #if DEBUG
2626         unsigned int i;
2627
2628         /* Verify double free bug */
2629         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2630                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2631                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2632                                cachep->name, objp);
2633                         BUG();
2634                 }
2635         }
2636 #endif
2637         page->active--;
2638         if (!page->freelist)
2639                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2640
2641         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2646  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2647  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2648  */
2649 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2650                            void *freelist)
2651 {
2652         page->slab_cache = cache;
2653         page->freelist = freelist;
2654 }
2655
2656 /*
2657  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2658  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2659  */
2660 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2661                                 gfp_t flags, int nodeid)
2662 {
2663         void *freelist;
2664         size_t offset;
2665         gfp_t local_flags;
2666         int page_node;
2667         struct kmem_cache_node *n;
2668         struct page *page;
2669
2670         /*
2671          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2672          * critical path in kmem_cache_alloc().
2673          */
2674         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2675                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2676                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2677                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2678                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2679                 dump_stack();
2680         }
2681         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2682
2683         check_irq_off();
2684         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2685                 local_irq_enable();
2686
2687         /*
2688          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2689          * 'nodeid'.
2690          */
2691         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2692         if (!page)
2693                 goto failed;
2694
2695         page_node = page_to_nid(page);
2696         n = get_node(cachep, page_node);
2697
2698         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2699         n->colour_next++;
2700         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2701                 n->colour_next = 0;
2702
2703         offset = n->colour_next;
2704         if (offset >= cachep->colour)
2705                 offset = 0;
2706
2707         offset *= cachep->colour_off;
2708
2709         /* Get slab management. */
2710         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2711                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2712         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2713                 goto opps1;
2714
2715         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2716
2717         kasan_poison_slab(page);
2718         cache_init_objs(cachep, page);
2719
2720         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2721                 local_irq_disable();
2722
2723         return page;
2724
2725 opps1:
2726         kmem_freepages(cachep, page);
2727 failed:
2728         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2729                 local_irq_disable();
2730         return NULL;
2731 }
2732
2733 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2734 {
2735         struct kmem_cache_node *n;
2736         void *list = NULL;
2737
2738         check_irq_off();
2739
2740         if (!page)
2741                 return;
2742
2743         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2744         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2745
2746         spin_lock(&n->list_lock);
2747         n->total_slabs++;
2748         if (!page->active) {
2749                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2750                 n->free_slabs++;
2751         } else
2752                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2753
2754         STATS_INC_GROWN(cachep);
2755         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2756         spin_unlock(&n->list_lock);
2757
2758         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2759 }
2760
2761 #if DEBUG
2762
2763 /*
2764  * Perform extra freeing checks:
2765  * - detect bad pointers.
2766  * - POISON/RED_ZONE checking
2767  */
2768 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2769 {
2770         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2771                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2772                        (unsigned long)objp);
2773                 BUG();
2774         }
2775 }
2776
2777 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2778 {
2779         unsigned long long redzone1, redzone2;
2780
2781         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2782         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2783
2784         /*
2785          * Redzone is ok.
2786          */
2787         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2788                 return;
2789
2790         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2791                 slab_error(cache, "double free detected");
2792         else
2793                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2794
2795         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2796                obj, redzone1, redzone2);
2797 }
2798
2799 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2800                                    unsigned long caller)
2801 {
2802         unsigned int objnr;
2803         struct page *page;
2804
2805         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2806
2807         objp -= obj_offset(cachep);
2808         kfree_debugcheck(objp);
2809         page = virt_to_head_page(objp);
2810
2811         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2812                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2813                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2814                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2815         }
2816         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2817                 set_store_user_dirty(cachep);
2818                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2819         }
2820
2821         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2822
2823         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2824         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2825
2826         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2827                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2828                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2829         }
2830         return objp;
2831 }
2832
2833 #else
2834 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2835 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2836 #endif
2837
2838 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2839                                                 void **list)
2840 {
2841 #if DEBUG
2842         void *next = *list;
2843         void *objp;
2844
2845         while (next) {
2846                 objp = next - obj_offset(cachep);
2847                 next = *(void **)next;
2848                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2849         }
2850 #endif
2851 }
2852
2853 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2854                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2855                                 void **list)
2856 {
2857         /* move slabp to correct slabp list: */
2858         list_del(&page->lru);
2859         if (page->active == cachep->num) {
2860                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2861                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2862 #if DEBUG
2863                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2864                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2865                                 void **objp = page->freelist;
2866
2867                                 *objp = *list;
2868                                 *list = objp;
2869                         }
2870 #endif
2871                         page->freelist = NULL;
2872                 }
2873         } else
2874                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2875 }
2876
2877 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2878 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2879                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2880 {
2881         if (!page)
2882                 return NULL;
2883
2884         if (pfmemalloc)
2885                 return page;
2886
2887         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2888                 return page;
2889
2890         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2891         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2892                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2893                 return page;
2894         }
2895
2896         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2897         list_del(&page->lru);
2898         if (!page->active) {
2899                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2900                 n->free_slabs++;
2901         } else
2902                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2903
2904         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2905                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2906                         return page;
2907         }
2908
2909         n->free_touched = 1;
2910         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2911                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2912                         n->free_slabs--;
2913                         return page;
2914                 }
2915         }
2916
2917         return NULL;
2918 }
2919
2920 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2921 {
2922         struct page *page;
2923
2924         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2925         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2926         if (!page) {
2927                 n->free_touched = 1;
2928                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2929                                                 lru);
2930                 if (page)
2931                         n->free_slabs--;
2932         }
2933
2934         if (sk_memalloc_socks())
2935                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2936
2937         return page;
2938 }
2939
2940 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2941                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2942 {
2943         struct page *page;
2944         void *obj;
2945         void *list = NULL;
2946
2947         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2948                 return NULL;
2949
2950         spin_lock(&n->list_lock);
2951         page = get_first_slab(n, true);
2952         if (!page) {
2953                 spin_unlock(&n->list_lock);
2954                 return NULL;
2955         }
2956
2957         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2958         n->free_objects--;
2959
2960         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2961
2962         spin_unlock(&n->list_lock);
2963         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2964
2965         return obj;
2966 }
2967
2968 /*
2969  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2970  * or cache_grow_end() for new slab
2971  */
2972 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2973                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2974 {
2975         /*
2976          * There must be at least one object available for
2977          * allocation.
2978          */
2979         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2980
2981         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2982                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2983                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2984                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2985
2986                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2987         }
2988
2989         return batchcount;
2990 }
2991
2992 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2993 {
2994         int batchcount;
2995         struct kmem_cache_node *n;
2996         struct array_cache *ac, *shared;
2997         int node;
2998         void *list = NULL;
2999         struct page *page;
3000
3001         check_irq_off();
3002         node = numa_mem_id();
3003
3004         ac = cpu_cache_get(cachep);
3005         batchcount = ac->batchcount;
3006         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3007                 /*
3008                  * If there was little recent activity on this cache, then
3009                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3010                  * refill bouncing.
3011                  */
3012                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3013         }
3014         n = get_node(cachep, node);
3015
3016         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3017         shared = READ_ONCE(n->shared);
3018         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3019                 goto direct_grow;
3020
3021         spin_lock(&n->list_lock);
3022         shared = READ_ONCE(n->shared);
3023
3024         /* See if we can refill from the shared array */
3025         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3026                 shared->touched = 1;
3027                 goto alloc_done;
3028         }
3029
3030         while (batchcount > 0) {
3031                 /* Get slab alloc is to come from. */
3032                 page = get_first_slab(n, false);
3033                 if (!page)
3034                         goto must_grow;
3035
3036                 check_spinlock_acquired(cachep);
3037
3038                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3039                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3040         }
3041
3042 must_grow:
3043         n->free_objects -= ac->avail;
3044 alloc_done:
3045         spin_unlock(&n->list_lock);
3046         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3047
3048 direct_grow:
3049         if (unlikely(!ac->avail)) {
3050                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3051                 if (sk_memalloc_socks()) {
3052                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3053
3054                         if (obj)
3055                                 return obj;
3056                 }
3057
3058                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3059
3060                 /*
3061                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3062                  * then ac could change.
3063                  */
3064                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3065                 if (!ac->avail && page)
3066                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3067                 cache_grow_end(cachep, page);
3068
3069                 if (!ac->avail)
3070                         return NULL;
3071         }
3072         ac->touched = 1;
3073
3074         return ac->entry[--ac->avail];
3075 }
3076
3077 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3078                                                 gfp_t flags)
3079 {
3080         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3081 }
3082
3083 #if DEBUG
3084 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3085                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3086 {
3087         if (!objp)
3088                 return objp;
3089         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3090                 check_poison_obj(cachep, objp);
3091                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3092                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3093         }
3094         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3095                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3096
3097         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3098                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3099                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3100                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3101                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3102                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3103                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3104                 }
3105                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3106                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3107         }
3108
3109         objp += obj_offset(cachep);
3110         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3111                 cachep->ctor(objp);
3112         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3113             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3114                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3115                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3116         }
3117         return objp;
3118 }
3119 #else
3120 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3121 #endif
3122
3123 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3124 {
3125         void *objp;
3126         struct array_cache *ac;
3127
3128         check_irq_off();
3129
3130         ac = cpu_cache_get(cachep);
3131         if (likely(ac->avail)) {
3132                 ac->touched = 1;
3133                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3134
3135                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3136                 goto out;
3137         }
3138
3139         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3140         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3141         /*
3142          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3143          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3144          */
3145         ac = cpu_cache_get(cachep);
3146
3147 out:
3148         /*
3149          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3150          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3151          * treat the array pointers as a reference to the object.
3152          */
3153         if (objp)
3154                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3155         return objp;
3156 }
3157
3158 #ifdef CONFIG_NUMA
3159 /*
3160  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3161  *
3162  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3163  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3164  */
3165 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3166 {
3167         int nid_alloc, nid_here;
3168
3169         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3170                 return NULL;
3171         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3172         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3173                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3174         else if (current->mempolicy)
3175                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3176         if (nid_alloc != nid_here)
3177                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3178         return NULL;
3179 }
3180
3181 /*
3182  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3183  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3184  * available node for available objects. If that fails then we
3185  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3186  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3187  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3188  */
3189 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3190 {
3191         struct zonelist *zonelist;
3192         struct zoneref *z;
3193         struct zone *zone;
3194         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3195         void *obj = NULL;
3196         struct page *page;
3197         int nid;
3198         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3199
3200         if (flags & __GFP_THISNODE)
3201                 return NULL;
3202
3203 retry_cpuset:
3204         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3205         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3206
3207 retry:
3208         /*
3209          * Look through allowed nodes for objects available
3210          * from existing per node queues.
3211          */
3212         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3213                 nid = zone_to_nid(zone);
3214
3215                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3216                         get_node(cache, nid) &&
3217                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3218                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3219                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3220                                 if (obj)
3221                                         break;
3222                 }
3223         }
3224
3225         if (!obj) {
3226                 /*
3227                  * This allocation will be performed within the constraints
3228                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3229                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3230                  * set and go into memory reserves if necessary.
3231                  */
3232                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3233                 cache_grow_end(cache, page);
3234                 if (page) {
3235                         nid = page_to_nid(page);
3236                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3237                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3238
3239                         /*
3240                          * Another processor may allocate the objects in
3241                          * the slab since we are not holding any locks.
3242                          */
3243                         if (!obj)
3244                                 goto retry;
3245                 }
3246         }
3247
3248         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3249                 goto retry_cpuset;
3250         return obj;
3251 }
3252
3253 /*
3254  * A interface to enable slab creation on nodeid
3255  */
3256 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3257                                 int nodeid)
3258 {
3259         struct page *page;
3260         struct kmem_cache_node *n;
3261         void *obj = NULL;
3262         void *list = NULL;
3263
3264         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3265         n = get_node(cachep, nodeid);
3266         BUG_ON(!n);
3267
3268         check_irq_off();
3269         spin_lock(&n->list_lock);
3270         page = get_first_slab(n, false);
3271         if (!page)
3272                 goto must_grow;
3273
3274         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3275
3276         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3277         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3278         STATS_SET_HIGH(cachep);
3279
3280         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3281
3282         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3283         n->free_objects--;
3284
3285         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3286
3287         spin_unlock(&n->list_lock);
3288         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3289         return obj;
3290
3291 must_grow:
3292         spin_unlock(&n->list_lock);
3293         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3294         if (page) {
3295                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3296                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3297         }
3298         cache_grow_end(cachep, page);
3299
3300         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3301 }
3302
3303 static __always_inline void *
3304 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3305                    unsigned long caller)
3306 {
3307         unsigned long save_flags;
3308         void *ptr;
3309         int slab_node = numa_mem_id();
3310
3311         flags &= gfp_allowed_mask;
3312         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3313         if (unlikely(!cachep))
3314                 return NULL;
3315
3316         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3317         local_irq_save(save_flags);
3318
3319         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3320                 nodeid = slab_node;
3321
3322         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3323                 /* Node not bootstrapped yet */
3324                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3325                 goto out;
3326         }
3327
3328         if (nodeid == slab_node) {
3329                 /*
3330                  * Use the locally cached objects if possible.
3331                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3332                  * to other nodes. It may fail while we still have
3333                  * objects on other nodes available.
3334                  */
3335                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3336                 if (ptr)
3337                         goto out;
3338         }
3339         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3340         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3341   out:
3342         local_irq_restore(save_flags);
3343         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3344
3345         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3346                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3347
3348         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3349         return ptr;
3350 }
3351
3352 static __always_inline void *
3353 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3354 {
3355         void *objp;
3356
3357         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3358                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3359                 if (objp)
3360                         goto out;
3361         }
3362         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3363
3364         /*
3365          * We may just have run out of memory on the local node.
3366          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3367          */
3368         if (!objp)
3369                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3370
3371   out:
3372         return objp;
3373 }
3374 #else
3375
3376 static __always_inline void *
3377 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3378 {
3379         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3380 }
3381
3382 #endif /* CONFIG_NUMA */
3383
3384 static __always_inline void *
3385 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3386 {
3387         unsigned long save_flags;
3388         void *objp;
3389
3390         flags &= gfp_allowed_mask;
3391         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3392         if (unlikely(!cachep))
3393                 return NULL;
3394
3395         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3396         local_irq_save(save_flags);
3397         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3398         local_irq_restore(save_flags);
3399         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3400         prefetchw(objp);
3401
3402         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3403                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3404
3405         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3406         return objp;
3407 }
3408
3409 /*
3410  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3411  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3412  */
3413 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3414                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3415 {
3416         int i;
3417         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3418         struct page *page;
3419
3420         n->free_objects += nr_objects;
3421
3422         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3423                 void *objp;
3424                 struct page *page;
3425
3426                 objp = objpp[i];
3427
3428                 page = virt_to_head_page(objp);
3429                 list_del(&page->lru);
3430                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3431                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3432                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3433
3434                 /* fixup slab chains */
3435                 if (page->active == 0) {
3436                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3437                         n->free_slabs++;
3438                 } else {
3439                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3440                          * partial list on free - maximum time for the
3441                          * other objects to be freed, too.
3442                          */
3443                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3444                 }
3445         }
3446
3447         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3448                 n->free_objects -= cachep->num;
3449
3450                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3451                 list_move(&page->lru, list);
3452                 n->free_slabs--;
3453                 n->total_slabs--;
3454         }
3455 }
3456
3457 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3458 {
3459         int batchcount;
3460         struct kmem_cache_node *n;
3461         int node = numa_mem_id();
3462         LIST_HEAD(list);
3463
3464         batchcount = ac->batchcount;
3465
3466         check_irq_off();
3467         n = get_node(cachep, node);
3468         spin_lock(&n->list_lock);
3469         if (n->shared) {
3470                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3471                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3472                 if (max) {
3473                         if (batchcount > max)
3474                                 batchcount = max;
3475                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3476                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3477                         shared_array->avail += batchcount;
3478                         goto free_done;
3479                 }
3480         }
3481
3482         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3483 free_done:
3484 #if STATS
3485         {
3486                 int i = 0;
3487                 struct page *page;
3488
3489                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3490                         BUG_ON(page->active);
3491
3492                         i++;
3493                 }
3494                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3495         }
3496 #endif
3497         spin_unlock(&n->list_lock);
3498         slabs_destroy(cachep, &list);
3499         ac->avail -= batchcount;
3500         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3501 }
3502
3503 /*
3504  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3505  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3506  */
3507 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3508                                 unsigned long caller)
3509 {
3510         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3511         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3512                 return;
3513
3514         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3515 }
3516
3517 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3518                 unsigned long caller)
3519 {
3520         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3521
3522         check_irq_off();
3523         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3524         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3525
3526         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3527
3528         /*
3529          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3530          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3531          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3532          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3533          * the cache.
3534          */
3535         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3536                 return;
3537
3538         if (ac->avail < ac->limit) {
3539                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3540         } else {
3541                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3542                 cache_flusharray(cachep, ac);
3543         }
3544
3545         if (sk_memalloc_socks()) {
3546                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3547
3548                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3549                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3550                         return;
3551                 }
3552         }
3553
3554         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3555 }
3556
3557 /**
3558  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3559  * @cachep: The cache to allocate from.
3560  * @flags: See kmalloc().
3561  *
3562  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3563  * if the cache has no available objects.
3564  */
3565 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3566 {
3567         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3568
3569         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3570         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3571                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3572
3573         return ret;
3574 }
3575 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3576
3577 static __always_inline void
3578 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3579                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3580 {
3581         size_t i;
3582
3583         for (i = 0; i < size; i++)
3584                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3585 }
3586
3587 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3588                           void **p)
3589 {
3590         size_t i;
3591
3592         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3593         if (!s)
3594                 return 0;
3595
3596         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3597
3598         local_irq_disable();
3599         for (i = 0; i < size; i++) {
3600                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3601
3602                 if (unlikely(!objp))
3603                         goto error;
3604                 p[i] = objp;
3605         }
3606         local_irq_enable();
3607
3608         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3609
3610         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3611         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3612                 for (i = 0; i < size; i++)
3613                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3614
3615         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3616         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3617         return size;
3618 error:
3619         local_irq_enable();
3620         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3621         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3622         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3623         return 0;
3624 }
3625 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3626
3627 #ifdef CONFIG_TRACING
3628 void *
3629 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3630 {
3631         void *ret;
3632
3633         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3634
3635         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3636         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3637                       size, cachep->size, flags);
3638         return ret;
3639 }
3640 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3641 #endif
3642
3643 #ifdef CONFIG_NUMA
3644 /**
3645  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3646  * @cachep: The cache to allocate from.
3647  * @flags: See kmalloc().
3648  * @nodeid: node number of the target node.
3649  *
3650  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3651  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3652  *
3653  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3654  */
3655 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3656 {
3657         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3658
3659         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3660         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3661                                     cachep->object_size, cachep->size,
3662                                     flags, nodeid);
3663
3664         return ret;
3665 }
3666 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3667
3668 #ifdef CONFIG_TRACING
3669 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3670                                   gfp_t flags,
3671                                   int nodeid,
3672                                   size_t size)
3673 {
3674         void *ret;
3675
3676         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3677
3678         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3679         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3680                            size, cachep->size,
3681                            flags, nodeid);
3682         return ret;
3683 }
3684 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3685 #endif
3686
3687 static __always_inline void *
3688 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3689 {
3690         struct kmem_cache *cachep;
3691         void *ret;
3692
3693         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3694         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3695                 return cachep;
3696         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3697         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3698
3699         return ret;
3700 }
3701
3702 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3703 {
3704         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3705 }
3706 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3707
3708 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3709                 int node, unsigned long caller)
3710 {
3711         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3712 }
3713 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3714 #endif /* CONFIG_NUMA */
3715
3716 /**
3717  * __do_kmalloc - allocate memory
3718  * @size: how many bytes of memory are required.
3719  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3720  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3721  */
3722 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3723                                           unsigned long caller)
3724 {
3725         struct kmem_cache *cachep;
3726         void *ret;
3727
3728         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3729         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3730                 return cachep;
3731         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3732
3733         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3734         trace_kmalloc(caller, ret,
3735                       size, cachep->size, flags);
3736
3737         return ret;
3738 }
3739
3740 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3741 {
3742         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3743 }
3744 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3745
3746 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3747 {
3748         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3749 }
3750 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3751
3752 /**
3753  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3754  * @cachep: The cache the allocation was from.
3755  * @objp: The previously allocated object.
3756  *
3757  * Free an object which was previously allocated from this
3758  * cache.
3759  */
3760 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3761 {
3762         unsigned long flags;
3763         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3764         if (!cachep)
3765                 return;
3766
3767         local_irq_save(flags);
3768         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3769         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3770                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3771         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3772         local_irq_restore(flags);
3773
3774         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3775 }
3776 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3777
3778 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3779 {
3780         struct kmem_cache *s;
3781         size_t i;
3782
3783         local_irq_disable();
3784         for (i = 0; i < size; i++) {
3785                 void *objp = p[i];
3786
3787                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3788                         s = virt_to_cache(objp);
3789                 else
3790                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3791
3792                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3793                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3794                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3795
3796                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3797         }
3798         local_irq_enable();
3799
3800         /* FIXME: add tracing */
3801 }
3802 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3803
3804 /**
3805  * kfree - free previously allocated memory
3806  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3807  *
3808  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3809  *
3810  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3811  * or you will run into trouble.
3812  */
3813 void kfree(const void *objp)
3814 {
3815         struct kmem_cache *c;
3816         unsigned long flags;
3817
3818         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3819
3820         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3821                 return;
3822         local_irq_save(flags);
3823         kfree_debugcheck(objp);
3824         c = virt_to_cache(objp);
3825         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3826
3827         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3828         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3829         local_irq_restore(flags);
3830 }
3831 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3832
3833 /*
3834  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3835  */
3836 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3837 {
3838         int ret;
3839         int node;
3840         struct kmem_cache_node *n;
3841
3842         for_each_online_node(node) {
3843                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3844                 if (ret)
3845                         goto fail;
3846
3847         }
3848
3849         return 0;
3850
3851 fail:
3852         if (!cachep->list.next) {
3853                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3854                 node--;
3855                 while (node >= 0) {
3856                         n = get_node(cachep, node);
3857                         if (n) {
3858                                 kfree(n->shared);
3859                                 free_alien_cache(n->alien);
3860                                 kfree(n);
3861                                 cachep->node[node] = NULL;
3862                         }
3863                         node--;
3864                 }
3865         }
3866         return -ENOMEM;
3867 }
3868
3869 /* Always called with the slab_mutex held */
3870 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3871                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3872 {
3873         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3874         int cpu;
3875
3876         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3877         if (!cpu_cache)
3878                 return -ENOMEM;
3879
3880         prev = cachep->cpu_cache;
3881         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3882         /*
3883          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3884          * cpus, so skip the IPIs.
3885          */
3886         if (prev)
3887                 kick_all_cpus_sync();
3888
3889         check_irq_on();
3890         cachep->batchcount = batchcount;
3891         cachep->limit = limit;
3892         cachep->shared = shared;
3893
3894         if (!prev)
3895                 goto setup_node;
3896
3897         for_each_online_cpu(cpu) {
3898                 LIST_HEAD(list);
3899                 int node;
3900                 struct kmem_cache_node *n;
3901                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3902
3903                 node = cpu_to_mem(cpu);
3904                 n = get_node(cachep, node);
3905                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3906                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3907                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3908                 slabs_destroy(cachep, &list);
3909         }
3910         free_percpu(prev);
3911
3912 setup_node:
3913         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3914 }
3915
3916 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3917                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3918 {
3919         int ret;
3920         struct kmem_cache *c;
3921
3922         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3923
3924         if (slab_state < FULL)
3925                 return ret;
3926
3927         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3928                 return ret;
3929
3930         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3931         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3932                 /* return value determined by the root cache only */
3933                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3934         }
3935
3936         return ret;
3937 }
3938
3939 /* Called with slab_mutex held always */
3940 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3941 {
3942         int err;
3943         int limit = 0;
3944         int shared = 0;
3945         int batchcount = 0;
3946
3947         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3948         if (err)
3949                 goto end;
3950
3951         if (!is_root_cache(cachep)) {
3952                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3953                 limit = root->limit;
3954                 shared = root->shared;
3955                 batchcount = root->batchcount;
3956         }
3957
3958         if (limit && shared && batchcount)
3959                 goto skip_setup;
3960         /*
3961          * The head array serves three purposes:
3962          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3963          * - reduce the number of spinlock operations.
3964          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3965          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3966          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3967          * Bonwick.
3968          */
3969         if (cachep->size > 131072)
3970                 limit = 1;
3971         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3972                 limit = 8;
3973         else if (cachep->size > 1024)
3974                 limit = 24;
3975         else if (cachep->size > 256)
3976                 limit = 54;
3977         else
3978                 limit = 120;
3979
3980         /*
3981          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3982          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3983          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3984          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3985          * replaces Bonwick's magazine layer.
3986          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3987          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3988          */
3989         shared = 0;
3990         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3991                 shared = 8;
3992
3993 #if DEBUG
3994         /*
3995          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3996          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3997          */
3998         if (limit > 32)
3999                 limit = 32;
4000 #endif
4001         batchcount = (limit + 1) / 2;
4002 skip_setup:
4003         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4004 end:
4005         if (err)
4006                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4007                        cachep->name, -err);
4008         return err;
4009 }
4010
4011 /*
4012  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4013  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4014  * if drain_array() is used on the shared array.
4015  */
4016 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4017                          struct array_cache *ac, int node)
4018 {
4019         LIST_HEAD(list);
4020
4021         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4022         check_mutex_acquired();
4023
4024         if (!ac || !ac->avail)
4025                 return;
4026
4027         if (ac->touched) {
4028                 ac->touched = 0;
4029                 return;
4030         }
4031
4032         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4033         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4034         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4035
4036         slabs_destroy(cachep, &list);
4037 }
4038
4039 /**
4040  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4041  * @w: work descriptor
4042  *
4043  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4044  * Purpose:
4045  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4046  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4047  *
4048  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4049  * again on the next iteration.
4050  */
4051 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4052 {
4053         struct kmem_cache *searchp;
4054         struct kmem_cache_node *n;
4055         int node = numa_mem_id();
4056         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4057
4058         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4059                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4060                 goto out;
4061
4062         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4063                 check_irq_on();
4064
4065                 /*
4066                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4067                  * have established with reasonable certainty that
4068                  * we can do some work if the lock was obtained.
4069                  */
4070                 n = get_node(searchp, node);
4071
4072                 reap_alien(searchp, n);
4073
4074                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4075
4076                 /*
4077                  * These are racy checks but it does not matter
4078                  * if we skip one check or scan twice.
4079                  */
4080                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4081                         goto next;
4082
4083                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4084
4085                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4086
4087                 if (n->free_touched)
4088                         n->free_touched = 0;
4089                 else {
4090                         int freed;
4091
4092                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4093                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4094                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4095                 }
4096 next:
4097                 cond_resched();
4098         }
4099         check_irq_on();
4100         mutex_unlock(&slab_mutex);
4101         next_reap_node();
4102 out:
4103         /* Set up the next iteration */
4104         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4105 }
4106
4107 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4108 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4109 {
4110         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4111         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4112         unsigned long free_slabs = 0;
4113         int node;
4114         struct kmem_cache_node *n;
4115
4116         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4117                 check_irq_on();
4118                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4119
4120                 total_slabs += n->total_slabs;
4121                 free_slabs += n->free_slabs;
4122                 free_objs += n->free_objects;
4123
4124                 if (n->shared)
4125                         shared_avail += n->shared->avail;
4126
4127                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4128         }
4129         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4130         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4131         active_objs = num_objs - free_objs;
4132
4133         sinfo->active_objs = active_objs;
4134         sinfo->num_objs = num_objs;
4135         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4136         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4137         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4138         sinfo->limit = cachep->limit;
4139         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4140         sinfo->shared = cachep->shared;
4141         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4142         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4143 }
4144
4145 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4146 {
4147 #if STATS
4148         {                       /* node stats */
4149                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4150                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4151                 unsigned long grown = cachep->grown;
4152                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4153                 unsigned long errors = cachep->errors;
4154                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4155                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4156                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4157                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4158
4159                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4160                            allocs, high, grown,
4161                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4162                            node_frees, overflows);
4163         }
4164         /* cpu stats */
4165         {
4166                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4167                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4168                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4169                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4170
4171                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4172                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4173         }
4174 #endif
4175 }
4176
4177 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4178 /**
4179  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4180  * @file: unused
4181  * @buffer: user buffer
4182  * @count: data length
4183  * @ppos: unused
4184  */
4185 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4186                        size_t count, loff_t *ppos)
4187 {
4188         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4189         int limit, batchcount, shared, res;
4190         struct kmem_cache *cachep;
4191
4192         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4193                 return -EINVAL;
4194         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4195                 return -EFAULT;
4196         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4197
4198         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4199         if (!tmp)
4200                 return -EINVAL;
4201         *tmp = '\0';
4202         tmp++;
4203         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4204                 return -EINVAL;
4205
4206         /* Find the cache in the chain of caches. */
4207         mutex_lock(&slab_mutex);
4208         res = -EINVAL;
4209         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4210                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4211                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4212                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4213                                 res = 0;
4214                         } else {
4215                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4216                                                        batchcount, shared,
4217                                                        GFP_KERNEL);
4218                         }
4219                         break;
4220                 }
4221         }
4222         mutex_unlock(&slab_mutex);
4223         if (res >= 0)
4224                 res = count;
4225         return res;
4226 }
4227
4228 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4229
4230 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4231 {
4232         unsigned long *p;
4233         int l;
4234         if (!v)
4235                 return 1;
4236         l = n[1];
4237         p = n + 2;
4238         while (l) {
4239                 int i = l/2;
4240                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4241                 if (*q == v) {
4242                         q[1]++;
4243                         return 1;
4244                 }
4245                 if (*q > v) {
4246                         l = i;
4247                 } else {
4248                         p = q + 2;
4249                         l -= i + 1;
4250                 }
4251         }
4252         if (++n[1] == n[0])
4253                 return 0;
4254         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4255         p[0] = v;
4256         p[1] = 1;
4257         return 1;
4258 }
4259
4260 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4261                                                 struct page *page)
4262 {
4263         void *p;
4264         int i, j;
4265         unsigned long v;
4266
4267         if (n[0] == n[1])
4268                 return;
4269         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4270                 bool active = true;
4271
4272                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4273                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4274                                 active = false;
4275                                 break;
4276                         }
4277                 }
4278
4279                 if (!active)
4280                         continue;
4281
4282                 /*
4283                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4284                  * mapping is established when actual object allocation and
4285                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4286                  * cache.
4287                  */
4288                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4289                         continue;
4290
4291                 if (!add_caller(n, v))
4292                         return;
4293         }
4294 }
4295
4296 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4297 {
4298 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4299         unsigned long offset, size;
4300         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4301
4302         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4303                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4304                 if (modname[0])
4305                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4306                 return;
4307         }
4308 #endif
4309         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4310 }
4311
4312 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4313 {
4314         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4315         struct page *page;
4316         struct kmem_cache_node *n;
4317         const char *name;
4318         unsigned long *x = m->private;
4319         int node;
4320         int i;
4321
4322         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4323                 return 0;
4324         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4325                 return 0;
4326
4327         /*
4328          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4329          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4330          * during the processing, information would be wrong so restart
4331          * whole processing.
4332          */
4333         do {
4334                 set_store_user_clean(cachep);
4335                 drain_cpu_caches(cachep);
4336
4337                 x[1] = 0;
4338
4339                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4340
4341                         check_irq_on();
4342                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4343
4344                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4345                                 handle_slab(x, cachep, page);
4346                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4347                                 handle_slab(x, cachep, page);
4348                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4349                 }
4350         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4351
4352         name = cachep->name;
4353         if (x[0] == x[1]) {
4354                 /* Increase the buffer size */
4355                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4356                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4357                 if (!m->private) {
4358                         /* Too bad, we are really out */
4359                         m->private = x;
4360                         mutex_lock(&slab_mutex);
4361                         return -ENOMEM;
4362                 }
4363                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4364                 kfree(x);
4365                 mutex_lock(&slab_mutex);
4366                 /* Now make sure this entry will be retried */
4367                 m->count = m->size;
4368                 return 0;
4369         }
4370         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4371                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4372                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4373                 seq_putc(m, '\n');
4374         }
4375
4376         return 0;
4377 }
4378
4379 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4380         .start = slab_start,
4381         .next = slab_next,
4382         .stop = slab_stop,
4383         .show = leaks_show,
4384 };
4385
4386 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4387 {
4388         unsigned long *n;
4389
4390         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4391         if (!n)
4392                 return -ENOMEM;
4393
4394         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4395
4396         return 0;
4397 }
4398
4399 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4400         .open           = slabstats_open,
4401         .read           = seq_read,
4402         .llseek         = seq_lseek,
4403         .release        = seq_release_private,
4404 };
4405 #endif
4406
4407 static int __init slab_proc_init(void)
4408 {
4409 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4410         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4411 #endif
4412         return 0;
4413 }
4414 module_init(slab_proc_init);
4415 #endif
4416
4417 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4418 /*
4419  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4420  *
4421  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4422  * to indicate an error.
4423  */
4424 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4425                                 struct page *page)
4426 {
4427         struct kmem_cache *cachep;
4428         unsigned int objnr;
4429         unsigned long offset;
4430
4431         /* Find and validate object. */
4432         cachep = page->slab_cache;
4433         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4434         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4435
4436         /* Find offset within object. */
4437         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4438
4439         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4440         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4441                 return NULL;
4442
4443         return cachep->name;
4444 }
4445 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4446
4447 /**
4448  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4449  * @objp: Pointer to the object
4450  *
4451  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4452  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4453  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4454  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4455  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4456  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4457  * must not be freed during the duration of the call.
4458  */
4459 size_t ksize(const void *objp)
4460 {
4461         size_t size;
4462
4463         BUG_ON(!objp);
4464         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4465                 return 0;
4466
4467         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4468         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4469          * so we need to unpoison this area.
4470          */
4471         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4472
4473         return size;
4474 }
4475 EXPORT_SYMBOL(ksize);