]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/slab.c
Merge branch 'rc-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mmarek/kbuild
[karo-tx-linux.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
217                                                 void **list);
218 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
219                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
220                                 void **list);
221 static int slab_early_init = 1;
222
223 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
224
225 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
226 {
227         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
230         parent->shared = NULL;
231         parent->alien = NULL;
232         parent->colour_next = 0;
233         spin_lock_init(&parent->list_lock);
234         parent->free_objects = 0;
235         parent->free_touched = 0;
236 }
237
238 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
239         do {                                                            \
240                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
241                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
242         } while (0)
243
244 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
245         do {                                                            \
246         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
247         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
249         } while (0)
250
251 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
252 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
253 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
254 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
255
256 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
257 /*
258  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
259  * cpucache drain/refill cycles.
260  *
261  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
262  * which could lock up otherwise freeable slabs.
263  */
264 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
265 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
266
267 #if STATS
268 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
269 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
270 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
271 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
272 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
273 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
274         do {                                                            \
275                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
276                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
277         } while (0)
278 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
279 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
280 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
281 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
282 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
283         do {                                                            \
284                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
285                         (x)->max_freeable = i;                          \
286         } while (0)
287 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
288 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
289 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
290 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
291 #else
292 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
293 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
294 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
295 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
296 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
297 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
299 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
300 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
302 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
306 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
307 #endif
308
309 #if DEBUG
310
311 /*
312  * memory layout of objects:
313  * 0            : objp
314  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
315  *              the end of an object is aligned with the end of the real
316  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
317  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
318  *              redzone word.
319  * cachep->obj_offset: The real object.
320  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
321  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
322  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
323  */
324 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
325 {
326         return cachep->obj_offset;
327 }
328
329 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
330 {
331         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
332         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
333                                       sizeof(unsigned long long));
334 }
335
336 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
337 {
338         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
339         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
340                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
341                                               sizeof(unsigned long long) -
342                                               REDZONE_ALIGN);
343         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
344                                        sizeof(unsigned long long));
345 }
346
347 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
348 {
349         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
350         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
351 }
352
353 #else
354
355 #define obj_offset(x)                   0
356 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
357 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
358 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
359
360 #endif
361
362 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
363
364 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
365 {
366         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
367 }
368
369 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
370 {
371         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
372 }
373
374 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
375 {
376         if (is_store_user_clean(cachep))
377                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
378 }
379
380 #else
381 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
382
383 #endif
384
385 /*
386  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
387  * overridden on the command line.
388  */
389 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
390 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
391 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
392 static bool slab_max_order_set __initdata;
393
394 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
395 {
396         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
397         return page->slab_cache;
398 }
399
400 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
401                                  unsigned int idx)
402 {
403         return page->s_mem + cache->size * idx;
404 }
405
406 /*
407  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
408  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
409  *   we can replace (offset / cache->size) by
410  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
411  */
412 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
413                                         const struct page *page, void *obj)
414 {
415         u32 offset = (obj - page->s_mem);
416         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
417 }
418
419 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
420 /* internal cache of cache description objs */
421 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
422         .batchcount = 1,
423         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
424         .shared = 1,
425         .size = sizeof(struct kmem_cache),
426         .name = "kmem_cache",
427 };
428
429 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
430
431 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
432 {
433         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
434 }
435
436 /*
437  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
438  */
439 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
440                 unsigned long flags, size_t *left_over)
441 {
442         unsigned int num;
443         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
444
445         /*
446          * The slab management structure can be either off the slab or
447          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
448          * slab is used for:
449          *
450          * - @buffer_size bytes for each object
451          * - One freelist_idx_t for each object
452          *
453          * We don't need to consider alignment of freelist because
454          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
455          * at the correct alignment.
456          *
457          * If the slab management structure is off the slab, then the
458          * alignment will already be calculated into the size. Because
459          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
460          * correct alignment when allocated.
461          */
462         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
463                 num = slab_size / buffer_size;
464                 *left_over = slab_size % buffer_size;
465         } else {
466                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
467                 *left_over = slab_size %
468                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
469         }
470
471         return num;
472 }
473
474 #if DEBUG
475 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
476
477 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
478                         char *msg)
479 {
480         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
481                function, cachep->name, msg);
482         dump_stack();
483         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
484 }
485 #endif
486
487 /*
488  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
489  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
490  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
491  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
492  * line
493   */
494
495 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
496 static int __init noaliencache_setup(char *s)
497 {
498         use_alien_caches = 0;
499         return 1;
500 }
501 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
502
503 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
504 {
505         get_option(&str, &slab_max_order);
506         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
507                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
508         slab_max_order_set = true;
509
510         return 1;
511 }
512 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
513
514 #ifdef CONFIG_NUMA
515 /*
516  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
517  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
518  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
519  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
520  */
521 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
522
523 static void init_reap_node(int cpu)
524 {
525         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
526                                                     node_online_map);
527 }
528
529 static void next_reap_node(void)
530 {
531         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
532
533         node = next_node_in(node, node_online_map);
534         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
535 }
536
537 #else
538 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
539 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
540 #endif
541
542 /*
543  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
544  * via the workqueue/eventd.
545  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
546  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
547  * lock.
548  */
549 static void start_cpu_timer(int cpu)
550 {
551         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
552
553         /*
554          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
555          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
556          * at that time.
557          */
558         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
559                 init_reap_node(cpu);
560                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
561                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
562                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
563         }
564 }
565
566 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
567 {
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         if (ac) {
577                 ac->avail = 0;
578                 ac->limit = limit;
579                 ac->batchcount = batch;
580                 ac->touched = 0;
581         }
582 }
583
584 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
585                                             int batchcount, gfp_t gfp)
586 {
587         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
588         struct array_cache *ac = NULL;
589
590         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
591         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
592         return ac;
593 }
594
595 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
596                                         struct page *page, void *objp)
597 {
598         struct kmem_cache_node *n;
599         int page_node;
600         LIST_HEAD(list);
601
602         page_node = page_to_nid(page);
603         n = get_node(cachep, page_node);
604
605         spin_lock(&n->list_lock);
606         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
607         spin_unlock(&n->list_lock);
608
609         slabs_destroy(cachep, &list);
610 }
611
612 /*
613  * Transfer objects in one arraycache to another.
614  * Locking must be handled by the caller.
615  *
616  * Return the number of entries transferred.
617  */
618 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
619                 struct array_cache *from, unsigned int max)
620 {
621         /* Figure out how many entries to transfer */
622         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
623
624         if (!nr)
625                 return 0;
626
627         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
628                         sizeof(void *) *nr);
629
630         from->avail -= nr;
631         to->avail += nr;
632         return nr;
633 }
634
635 #ifndef CONFIG_NUMA
636
637 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
638 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
639
640 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
641                                                 int limit, gfp_t gfp)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
647 {
648 }
649
650 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
651 {
652         return 0;
653 }
654
655 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
656                 gfp_t flags)
657 {
658         return NULL;
659 }
660
661 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
662                  gfp_t flags, int nodeid)
663 {
664         return NULL;
665 }
666
667 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
668 {
669         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
670 }
671
672 #else   /* CONFIG_NUMA */
673
674 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
675 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
676
677 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
678                                                 int batch, gfp_t gfp)
679 {
680         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
681         struct alien_cache *alc = NULL;
682
683         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
684         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
685         spin_lock_init(&alc->lock);
686         return alc;
687 }
688
689 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
690 {
691         struct alien_cache **alc_ptr;
692         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
693         int i;
694
695         if (limit > 1)
696                 limit = 12;
697         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
698         if (!alc_ptr)
699                 return NULL;
700
701         for_each_node(i) {
702                 if (i == node || !node_online(i))
703                         continue;
704                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
705                 if (!alc_ptr[i]) {
706                         for (i--; i >= 0; i--)
707                                 kfree(alc_ptr[i]);
708                         kfree(alc_ptr);
709                         return NULL;
710                 }
711         }
712         return alc_ptr;
713 }
714
715 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
716 {
717         int i;
718
719         if (!alc_ptr)
720                 return;
721         for_each_node(i)
722             kfree(alc_ptr[i]);
723         kfree(alc_ptr);
724 }
725
726 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
727                                 struct array_cache *ac, int node,
728                                 struct list_head *list)
729 {
730         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
731
732         if (ac->avail) {
733                 spin_lock(&n->list_lock);
734                 /*
735                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
736                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
737                  * into the free lists and getting them back later.
738                  */
739                 if (n->shared)
740                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
741
742                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
743                 ac->avail = 0;
744                 spin_unlock(&n->list_lock);
745         }
746 }
747
748 /*
749  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
750  */
751 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
752 {
753         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
754
755         if (n->alien) {
756                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
757                 struct array_cache *ac;
758
759                 if (alc) {
760                         ac = &alc->ac;
761                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
762                                 LIST_HEAD(list);
763
764                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
765                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
766                                 slabs_destroy(cachep, &list);
767                         }
768                 }
769         }
770 }
771
772 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
773                                 struct alien_cache **alien)
774 {
775         int i = 0;
776         struct alien_cache *alc;
777         struct array_cache *ac;
778         unsigned long flags;
779
780         for_each_online_node(i) {
781                 alc = alien[i];
782                 if (alc) {
783                         LIST_HEAD(list);
784
785                         ac = &alc->ac;
786                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
787                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
788                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
789                         slabs_destroy(cachep, &list);
790                 }
791         }
792 }
793
794 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
795                                 int node, int page_node)
796 {
797         struct kmem_cache_node *n;
798         struct alien_cache *alien = NULL;
799         struct array_cache *ac;
800         LIST_HEAD(list);
801
802         n = get_node(cachep, node);
803         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
804         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
805                 alien = n->alien[page_node];
806                 ac = &alien->ac;
807                 spin_lock(&alien->lock);
808                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
809                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
810                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
811                 }
812                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
813                 spin_unlock(&alien->lock);
814                 slabs_destroy(cachep, &list);
815         } else {
816                 n = get_node(cachep, page_node);
817                 spin_lock(&n->list_lock);
818                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
819                 spin_unlock(&n->list_lock);
820                 slabs_destroy(cachep, &list);
821         }
822         return 1;
823 }
824
825 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
826 {
827         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
828         int node = numa_mem_id();
829         /*
830          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
831          * cache on this cpu.
832          */
833         if (likely(node == page_node))
834                 return 0;
835
836         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
837 }
838
839 /*
840  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
841  * warn about failures.
842  */
843 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
844 {
845         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
846 }
847 #endif
848
849 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
850 {
851         struct kmem_cache_node *n;
852
853         /*
854          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
855          * begin anything. Make sure some other cpu on this
856          * node has not already allocated this
857          */
858         n = get_node(cachep, node);
859         if (n) {
860                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
861                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
862                                 cachep->num;
863                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
864
865                 return 0;
866         }
867
868         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
869         if (!n)
870                 return -ENOMEM;
871
872         kmem_cache_node_init(n);
873         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
874                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
875
876         n->free_limit =
877                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
878
879         /*
880          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
881          * come and go.  slab_mutex is sufficient
882          * protection here.
883          */
884         cachep->node[node] = n;
885
886         return 0;
887 }
888
889 /*
890  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
891  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
892  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
893  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
894  * already in use.
895  *
896  * Must hold slab_mutex.
897  */
898 static int init_cache_node_node(int node)
899 {
900         int ret;
901         struct kmem_cache *cachep;
902
903         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
904                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
905                 if (ret)
906                         return ret;
907         }
908
909         return 0;
910 }
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 (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 static void cpuup_canceled(long cpu)
979 {
980         struct kmem_cache *cachep;
981         struct kmem_cache_node *n = NULL;
982         int node = cpu_to_mem(cpu);
983         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
984
985         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
986                 struct array_cache *nc;
987                 struct array_cache *shared;
988                 struct alien_cache **alien;
989                 LIST_HEAD(list);
990
991                 n = get_node(cachep, node);
992                 if (!n)
993                         continue;
994
995                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
996
997                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
998                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
999
1000                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1001                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1002                 if (nc) {
1003                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1004                         nc->avail = 0;
1005                 }
1006
1007                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1008                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1009                         goto free_slab;
1010                 }
1011
1012                 shared = n->shared;
1013                 if (shared) {
1014                         free_block(cachep, shared->entry,
1015                                    shared->avail, node, &list);
1016                         n->shared = NULL;
1017                 }
1018
1019                 alien = n->alien;
1020                 n->alien = NULL;
1021
1022                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1023
1024                 kfree(shared);
1025                 if (alien) {
1026                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1027                         free_alien_cache(alien);
1028                 }
1029
1030 free_slab:
1031                 slabs_destroy(cachep, &list);
1032         }
1033         /*
1034          * In the previous loop, all the objects were freed to
1035          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1036          * shrink each nodelist to its limit.
1037          */
1038         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1039                 n = get_node(cachep, node);
1040                 if (!n)
1041                         continue;
1042                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1043         }
1044 }
1045
1046 static int cpuup_prepare(long cpu)
1047 {
1048         struct kmem_cache *cachep;
1049         int node = cpu_to_mem(cpu);
1050         int err;
1051
1052         /*
1053          * We need to do this right in the beginning since
1054          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1055          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1056          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1057          */
1058         err = init_cache_node_node(node);
1059         if (err < 0)
1060                 goto bad;
1061
1062         /*
1063          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1064          * array caches
1065          */
1066         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1067                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1068                 if (err)
1069                         goto bad;
1070         }
1071
1072         return 0;
1073 bad:
1074         cpuup_canceled(cpu);
1075         return -ENOMEM;
1076 }
1077
1078 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1079                                     unsigned long action, void *hcpu)
1080 {
1081         long cpu = (long)hcpu;
1082         int err = 0;
1083
1084         switch (action) {
1085         case CPU_UP_PREPARE:
1086         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1087                 mutex_lock(&slab_mutex);
1088                 err = cpuup_prepare(cpu);
1089                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1090                 break;
1091         case CPU_ONLINE:
1092         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1093                 start_cpu_timer(cpu);
1094                 break;
1095 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1096         case CPU_DOWN_PREPARE:
1097         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1098                 /*
1099                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1100                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1101                  * anything expensive but will only modify reap_work
1102                  * and reschedule the timer.
1103                 */
1104                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1105                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1106                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1107                 break;
1108         case CPU_DOWN_FAILED:
1109         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1110                 start_cpu_timer(cpu);
1111                 break;
1112         case CPU_DEAD:
1113         case CPU_DEAD_FROZEN:
1114                 /*
1115                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1116                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1117                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1118                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1119                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1120                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1121                  */
1122                 /* fall through */
1123 #endif
1124         case CPU_UP_CANCELED:
1125         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1126                 mutex_lock(&slab_mutex);
1127                 cpuup_canceled(cpu);
1128                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1129                 break;
1130         }
1131         return notifier_from_errno(err);
1132 }
1133
1134 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1135         &cpuup_callback, NULL, 0
1136 };
1137
1138 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1139 /*
1140  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1141  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1142  * removed.
1143  *
1144  * Must hold slab_mutex.
1145  */
1146 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1147 {
1148         struct kmem_cache *cachep;
1149         int ret = 0;
1150
1151         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1152                 struct kmem_cache_node *n;
1153
1154                 n = get_node(cachep, node);
1155                 if (!n)
1156                         continue;
1157
1158                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1159
1160                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1161                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1162                         ret = -EBUSY;
1163                         break;
1164                 }
1165         }
1166         return ret;
1167 }
1168
1169 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1170                                         unsigned long action, void *arg)
1171 {
1172         struct memory_notify *mnb = arg;
1173         int ret = 0;
1174         int nid;
1175
1176         nid = mnb->status_change_nid;
1177         if (nid < 0)
1178                 goto out;
1179
1180         switch (action) {
1181         case MEM_GOING_ONLINE:
1182                 mutex_lock(&slab_mutex);
1183                 ret = init_cache_node_node(nid);
1184                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1185                 break;
1186         case MEM_GOING_OFFLINE:
1187                 mutex_lock(&slab_mutex);
1188                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1189                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1190                 break;
1191         case MEM_ONLINE:
1192         case MEM_OFFLINE:
1193         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1194         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1195                 break;
1196         }
1197 out:
1198         return notifier_from_errno(ret);
1199 }
1200 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1201
1202 /*
1203  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1204  */
1205 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1206                                 int nodeid)
1207 {
1208         struct kmem_cache_node *ptr;
1209
1210         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1211         BUG_ON(!ptr);
1212
1213         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1214         /*
1215          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1216          */
1217         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1218
1219         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1220         cachep->node[nodeid] = ptr;
1221 }
1222
1223 /*
1224  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1225  * size of kmem_cache_node.
1226  */
1227 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1228 {
1229         int node;
1230
1231         for_each_online_node(node) {
1232                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1233                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1234                     REAPTIMEOUT_NODE +
1235                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1236         }
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1241  * before smp_init().
1242  */
1243 void __init kmem_cache_init(void)
1244 {
1245         int i;
1246
1247         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1248                                         sizeof(struct rcu_head));
1249         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1250
1251         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1252                 use_alien_caches = 0;
1253
1254         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1255                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1256
1257         /*
1258          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1259          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1260          * not overridden on the command line.
1261          */
1262         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1263                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1264
1265         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1266          * from caches that do not exist yet:
1267          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1268          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1269          *    kmem_cache is statically allocated.
1270          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1271          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1272          *    array at the end of the bootstrap.
1273          * 2) Create the first kmalloc cache.
1274          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1275          *    An __init data area is used for the head array.
1276          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1277          *    head arrays.
1278          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1279          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1280          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1281          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1282          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1283          */
1284
1285         /* 1) create the kmem_cache */
1286
1287         /*
1288          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1289          */
1290         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1291                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1292                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1293                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1294         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1295         slab_state = PARTIAL;
1296
1297         /*
1298          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1299          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1300          */
1301         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1302                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1303         slab_state = PARTIAL_NODE;
1304         setup_kmalloc_cache_index_table();
1305
1306         slab_early_init = 0;
1307
1308         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1309         {
1310                 int nid;
1311
1312                 for_each_online_node(nid) {
1313                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1314
1315                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1316                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1317                 }
1318         }
1319
1320         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1321 }
1322
1323 void __init kmem_cache_init_late(void)
1324 {
1325         struct kmem_cache *cachep;
1326
1327         slab_state = UP;
1328
1329         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1330         mutex_lock(&slab_mutex);
1331         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1332                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1333                         BUG();
1334         mutex_unlock(&slab_mutex);
1335
1336         /* Done! */
1337         slab_state = FULL;
1338
1339         /*
1340          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1341          * cpu_cache_get for all new cpus
1342          */
1343         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1344
1345 #ifdef CONFIG_NUMA
1346         /*
1347          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1348          * node.
1349          */
1350         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1351 #endif
1352
1353         /*
1354          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1355          * of the kernel is not yet operational.
1356          */
1357 }
1358
1359 static int __init cpucache_init(void)
1360 {
1361         int cpu;
1362
1363         /*
1364          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1365          */
1366         for_each_online_cpu(cpu)
1367                 start_cpu_timer(cpu);
1368
1369         /* Done! */
1370         slab_state = FULL;
1371         return 0;
1372 }
1373 __initcall(cpucache_init);
1374
1375 static noinline void
1376 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1377 {
1378 #if DEBUG
1379         struct kmem_cache_node *n;
1380         struct page *page;
1381         unsigned long flags;
1382         int node;
1383         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1384                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1385
1386         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1387                 return;
1388
1389         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1390                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1391         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1392                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1393
1394         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1395                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1396                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1397
1398                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1399                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1400                         active_objs += cachep->num;
1401                         active_slabs++;
1402                 }
1403                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1404                         active_objs += page->active;
1405                         active_slabs++;
1406                 }
1407                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1408                         num_slabs++;
1409
1410                 free_objects += n->free_objects;
1411                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1412
1413                 num_slabs += active_slabs;
1414                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1415                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1416                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1417                         free_objects);
1418         }
1419 #endif
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1424  * kmem_cache_node ->list_lock.
1425  *
1426  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1427  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1428  * would be relatively rare and ignorable.
1429  */
1430 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1431                                                                 int nodeid)
1432 {
1433         struct page *page;
1434         int nr_pages;
1435
1436         flags |= cachep->allocflags;
1437         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1438                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1439
1440         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1441         if (!page) {
1442                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1443                 return NULL;
1444         }
1445
1446         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1447                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1448                 return NULL;
1449         }
1450
1451         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1452         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1453                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1454                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1455         else
1456                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1457                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1458
1459         __SetPageSlab(page);
1460         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1461         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1462                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1463
1464         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1465                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1466
1467                 if (cachep->ctor)
1468                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1469                 else
1470                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1471         }
1472
1473         return page;
1474 }
1475
1476 /*
1477  * Interface to system's page release.
1478  */
1479 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1480 {
1481         int order = cachep->gfporder;
1482         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1483
1484         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1485
1486         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1487                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1488                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1489         else
1490                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1491                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1492
1493         BUG_ON(!PageSlab(page));
1494         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1495         __ClearPageSlab(page);
1496         page_mapcount_reset(page);
1497         page->mapping = NULL;
1498
1499         if (current->reclaim_state)
1500                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1501         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1502         __free_pages(page, order);
1503 }
1504
1505 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1506 {
1507         struct kmem_cache *cachep;
1508         struct page *page;
1509
1510         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1511         cachep = page->slab_cache;
1512
1513         kmem_freepages(cachep, page);
1514 }
1515
1516 #if DEBUG
1517 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1518 {
1519         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1520                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1521                 return true;
1522
1523         return false;
1524 }
1525
1526 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1527 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1528                             unsigned long caller)
1529 {
1530         int size = cachep->object_size;
1531
1532         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1533
1534         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1535                 return;
1536
1537         *addr++ = 0x12345678;
1538         *addr++ = caller;
1539         *addr++ = smp_processor_id();
1540         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1541         {
1542                 unsigned long *sptr = &caller;
1543                 unsigned long svalue;
1544
1545                 while (!kstack_end(sptr)) {
1546                         svalue = *sptr++;
1547                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1548                                 *addr++ = svalue;
1549                                 size -= sizeof(unsigned long);
1550                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1551                                         break;
1552                         }
1553                 }
1554
1555         }
1556         *addr++ = 0x87654321;
1557 }
1558
1559 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1560                                 int map, unsigned long caller)
1561 {
1562         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1563                 return;
1564
1565         if (caller)
1566                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1567
1568         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1569 }
1570
1571 #else
1572 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1573                                 int map, unsigned long caller) {}
1574
1575 #endif
1576
1577 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1578 {
1579         int size = cachep->object_size;
1580         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1581
1582         memset(addr, val, size);
1583         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1584 }
1585
1586 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1587 {
1588         int i;
1589         unsigned char error = 0;
1590         int bad_count = 0;
1591
1592         pr_err("%03x: ", offset);
1593         for (i = 0; i < limit; i++) {
1594                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1595                         error = data[offset + i];
1596                         bad_count++;
1597                 }
1598         }
1599         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1600                         &data[offset], limit, 1);
1601
1602         if (bad_count == 1) {
1603                 error ^= POISON_FREE;
1604                 if (!(error & (error - 1))) {
1605                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1606 #ifdef CONFIG_X86
1607                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1608 #else
1609                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1610 #endif
1611                 }
1612         }
1613 }
1614 #endif
1615
1616 #if DEBUG
1617
1618 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1619 {
1620         int i, size;
1621         char *realobj;
1622
1623         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1624                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1625                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1626                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1627         }
1628
1629         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1630                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1631                        *dbg_userword(cachep, objp),
1632                        *dbg_userword(cachep, objp));
1633         }
1634         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1635         size = cachep->object_size;
1636         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1637                 int limit;
1638                 limit = 16;
1639                 if (i + limit > size)
1640                         limit = size - i;
1641                 dump_line(realobj, i, limit);
1642         }
1643 }
1644
1645 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1646 {
1647         char *realobj;
1648         int size, i;
1649         int lines = 0;
1650
1651         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1652                 return;
1653
1654         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1655         size = cachep->object_size;
1656
1657         for (i = 0; i < size; i++) {
1658                 char exp = POISON_FREE;
1659                 if (i == size - 1)
1660                         exp = POISON_END;
1661                 if (realobj[i] != exp) {
1662                         int limit;
1663                         /* Mismatch ! */
1664                         /* Print header */
1665                         if (lines == 0) {
1666                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1667                                        print_tainted(), cachep->name,
1668                                        realobj, size);
1669                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1670                         }
1671                         /* Hexdump the affected line */
1672                         i = (i / 16) * 16;
1673                         limit = 16;
1674                         if (i + limit > size)
1675                                 limit = size - i;
1676                         dump_line(realobj, i, limit);
1677                         i += 16;
1678                         lines++;
1679                         /* Limit to 5 lines */
1680                         if (lines > 5)
1681                                 break;
1682                 }
1683         }
1684         if (lines != 0) {
1685                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1686                  * exist:
1687                  */
1688                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1689                 unsigned int objnr;
1690
1691                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1692                 if (objnr) {
1693                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1694                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1695                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1696                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1697                 }
1698                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1699                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1700                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1701                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1702                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1703                 }
1704         }
1705 }
1706 #endif
1707
1708 #if DEBUG
1709 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1710                                                 struct page *page)
1711 {
1712         int i;
1713
1714         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1715                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1716                         POISON_FREE);
1717         }
1718
1719         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1720                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1721
1722                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1723                         check_poison_obj(cachep, objp);
1724                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1725                 }
1726                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1727                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1728                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1729                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1730                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1731                 }
1732         }
1733 }
1734 #else
1735 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1736                                                 struct page *page)
1737 {
1738 }
1739 #endif
1740
1741 /**
1742  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1743  * @cachep: cache pointer being destroyed
1744  * @page: page pointer being destroyed
1745  *
1746  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1747  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1748  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1749  */
1750 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1751 {
1752         void *freelist;
1753
1754         freelist = page->freelist;
1755         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1756         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1757                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1758         else
1759                 kmem_freepages(cachep, page);
1760
1761         /*
1762          * From now on, we don't use freelist
1763          * although actual page can be freed in rcu context
1764          */
1765         if (OFF_SLAB(cachep))
1766                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1767 }
1768
1769 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1770 {
1771         struct page *page, *n;
1772
1773         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1774                 list_del(&page->lru);
1775                 slab_destroy(cachep, page);
1776         }
1777 }
1778
1779 /**
1780  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1781  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1782  * @size: size of objects to be created in this cache.
1783  * @flags: slab allocation flags
1784  *
1785  * Also calculates the number of objects per slab.
1786  *
1787  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1788  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1789  * towards high-order requests, this should be changed.
1790  */
1791 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1792                                 size_t size, unsigned long flags)
1793 {
1794         size_t left_over = 0;
1795         int gfporder;
1796
1797         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1798                 unsigned int num;
1799                 size_t remainder;
1800
1801                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1802                 if (!num)
1803                         continue;
1804
1805                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1806                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1807                         break;
1808
1809                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1810                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1811                         size_t freelist_size;
1812
1813                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1814                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1815                         if (!freelist_cache)
1816                                 continue;
1817
1818                         /*
1819                          * Needed to avoid possible looping condition
1820                          * in cache_grow_begin()
1821                          */
1822                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1823                                 continue;
1824
1825                         /* check if off slab has enough benefit */
1826                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1827                                 continue;
1828                 }
1829
1830                 /* Found something acceptable - save it away */
1831                 cachep->num = num;
1832                 cachep->gfporder = gfporder;
1833                 left_over = remainder;
1834
1835                 /*
1836                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1837                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1838                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1839                  */
1840                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1841                         break;
1842
1843                 /*
1844                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1845                  * currently bad for the gfp()s.
1846                  */
1847                 if (gfporder >= slab_max_order)
1848                         break;
1849
1850                 /*
1851                  * Acceptable internal fragmentation?
1852                  */
1853                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1854                         break;
1855         }
1856         return left_over;
1857 }
1858
1859 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1860                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1861 {
1862         int cpu;
1863         size_t size;
1864         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1865
1866         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1867         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1868
1869         if (!cpu_cache)
1870                 return NULL;
1871
1872         for_each_possible_cpu(cpu) {
1873                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1874                                 entries, batchcount);
1875         }
1876
1877         return cpu_cache;
1878 }
1879
1880 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1881 {
1882         if (slab_state >= FULL)
1883                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1884
1885         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1886         if (!cachep->cpu_cache)
1887                 return 1;
1888
1889         if (slab_state == DOWN) {
1890                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1891                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1892         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1893                 /* For kmem_cache_node */
1894                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1895         } else {
1896                 int node;
1897
1898                 for_each_online_node(node) {
1899                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1900                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1901                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1902                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1903                 }
1904         }
1905
1906         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1907                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1908                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1909
1910         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1911         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1912         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1913         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1914         cachep->batchcount = 1;
1915         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1916         return 0;
1917 }
1918
1919 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1920         unsigned long flags, const char *name,
1921         void (*ctor)(void *))
1922 {
1923         return flags;
1924 }
1925
1926 struct kmem_cache *
1927 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1928                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1929 {
1930         struct kmem_cache *cachep;
1931
1932         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1933         if (cachep) {
1934                 cachep->refcount++;
1935
1936                 /*
1937                  * Adjust the object sizes so that we clear
1938                  * the complete object on kzalloc.
1939                  */
1940                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1941         }
1942         return cachep;
1943 }
1944
1945 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1946                         size_t size, unsigned long flags)
1947 {
1948         size_t left;
1949
1950         cachep->num = 0;
1951
1952         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1953                 return false;
1954
1955         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1956                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1957         if (!cachep->num)
1958                 return false;
1959
1960         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1961                 return false;
1962
1963         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1964
1965         return true;
1966 }
1967
1968 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1969                         size_t size, unsigned long flags)
1970 {
1971         size_t left;
1972
1973         cachep->num = 0;
1974
1975         /*
1976          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1977          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1978          */
1979         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1980                 return false;
1981
1982         /*
1983          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1984          * off-slab (should allow better packing of objs).
1985          */
1986         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1987         if (!cachep->num)
1988                 return false;
1989
1990         /*
1991          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1992          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1993          */
1994         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1995                 return false;
1996
1997         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1998
1999         return true;
2000 }
2001
2002 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
2003                         size_t size, unsigned long flags)
2004 {
2005         size_t left;
2006
2007         cachep->num = 0;
2008
2009         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
2010         if (!cachep->num)
2011                 return false;
2012
2013         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2014
2015         return true;
2016 }
2017
2018 /**
2019  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2020  * @cachep: cache management descriptor
2021  * @flags: SLAB flags
2022  *
2023  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2024  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2025  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2026  *
2027  * The flags are
2028  *
2029  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2030  * to catch references to uninitialised memory.
2031  *
2032  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2033  * for buffer overruns.
2034  *
2035  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2036  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2037  * as davem.
2038  */
2039 int
2040 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2041 {
2042         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2043         gfp_t gfp;
2044         int err;
2045         size_t size = cachep->size;
2046
2047 #if DEBUG
2048 #if FORCED_DEBUG
2049         /*
2050          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2051          * large objects, if the increased size would increase the object size
2052          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2053          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2054          */
2055         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2056                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2057                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2058         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2059                 flags |= SLAB_POISON;
2060 #endif
2061 #endif
2062
2063         /*
2064          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2065          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2066          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2067          */
2068         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2069                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2070                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2071         }
2072
2073         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2074                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2075                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2076                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2077                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2078                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2079         }
2080
2081         /* 3) caller mandated alignment */
2082         if (ralign < cachep->align) {
2083                 ralign = cachep->align;
2084         }
2085         /* disable debug if necessary */
2086         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2087                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2088         /*
2089          * 4) Store it.
2090          */
2091         cachep->align = ralign;
2092         cachep->colour_off = cache_line_size();
2093         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2094         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2095                 cachep->colour_off = cachep->align;
2096
2097         if (slab_is_available())
2098                 gfp = GFP_KERNEL;
2099         else
2100                 gfp = GFP_NOWAIT;
2101
2102 #if DEBUG
2103
2104         /*
2105          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2106          * into align above.
2107          */
2108         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2109                 /* add space for red zone words */
2110                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2111                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2112         }
2113         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2114                 /* user store requires one word storage behind the end of
2115                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2116                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2117                  */
2118                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2119                         size += REDZONE_ALIGN;
2120                 else
2121                         size += BYTES_PER_WORD;
2122         }
2123 #endif
2124
2125         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2126
2127         size = ALIGN(size, cachep->align);
2128         /*
2129          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2130          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2131          */
2132         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2133                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2134
2135 #if DEBUG
2136         /*
2137          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2138          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2139          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2140          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2141          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2142          */
2143         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2144                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2145                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2146                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2147
2148                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2149                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2150                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2151                                 size = tmp_size;
2152                                 goto done;
2153                         }
2154                 }
2155         }
2156 #endif
2157
2158         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2159                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2160                 goto done;
2161         }
2162
2163         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2164                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2165                 goto done;
2166         }
2167
2168         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2169                 goto done;
2170
2171         return -E2BIG;
2172
2173 done:
2174         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2175         cachep->flags = flags;
2176         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2177         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2178                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2179         cachep->size = size;
2180         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2181
2182 #if DEBUG
2183         /*
2184          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2185          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2186          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2187          */
2188         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2189                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2190                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2191                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2192 #endif
2193
2194         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2195                 cachep->freelist_cache =
2196                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2197         }
2198
2199         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2200         if (err) {
2201                 __kmem_cache_release(cachep);
2202                 return err;
2203         }
2204
2205         return 0;
2206 }
2207
2208 #if DEBUG
2209 static void check_irq_off(void)
2210 {
2211         BUG_ON(!irqs_disabled());
2212 }
2213
2214 static void check_irq_on(void)
2215 {
2216         BUG_ON(irqs_disabled());
2217 }
2218
2219 static void check_mutex_acquired(void)
2220 {
2221         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2222 }
2223
2224 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2225 {
2226 #ifdef CONFIG_SMP
2227         check_irq_off();
2228         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2229 #endif
2230 }
2231
2232 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2233 {
2234 #ifdef CONFIG_SMP
2235         check_irq_off();
2236         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2237 #endif
2238 }
2239
2240 #else
2241 #define check_irq_off() do { } while(0)
2242 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2243 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2244 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2245 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2246 #endif
2247
2248 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2249                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2250 {
2251         int tofree;
2252
2253         if (!ac || !ac->avail)
2254                 return;
2255
2256         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2257         if (tofree > ac->avail)
2258                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2259
2260         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2261         ac->avail -= tofree;
2262         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2263 }
2264
2265 static void do_drain(void *arg)
2266 {
2267         struct kmem_cache *cachep = arg;
2268         struct array_cache *ac;
2269         int node = numa_mem_id();
2270         struct kmem_cache_node *n;
2271         LIST_HEAD(list);
2272
2273         check_irq_off();
2274         ac = cpu_cache_get(cachep);
2275         n = get_node(cachep, node);
2276         spin_lock(&n->list_lock);
2277         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2278         spin_unlock(&n->list_lock);
2279         slabs_destroy(cachep, &list);
2280         ac->avail = 0;
2281 }
2282
2283 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2284 {
2285         struct kmem_cache_node *n;
2286         int node;
2287         LIST_HEAD(list);
2288
2289         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2290         check_irq_on();
2291         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2292                 if (n->alien)
2293                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2294
2295         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2296                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2297                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2298                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2299
2300                 slabs_destroy(cachep, &list);
2301         }
2302 }
2303
2304 /*
2305  * Remove slabs from the list of free slabs.
2306  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2307  *
2308  * Returns the actual number of slabs released.
2309  */
2310 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2311                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2312 {
2313         struct list_head *p;
2314         int nr_freed;
2315         struct page *page;
2316
2317         nr_freed = 0;
2318         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2319
2320                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2321                 p = n->slabs_free.prev;
2322                 if (p == &n->slabs_free) {
2323                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2324                         goto out;
2325                 }
2326
2327                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2328                 list_del(&page->lru);
2329                 /*
2330                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2331                  * to the cache.
2332                  */
2333                 n->free_objects -= cache->num;
2334                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2335                 slab_destroy(cache, page);
2336                 nr_freed++;
2337         }
2338 out:
2339         return nr_freed;
2340 }
2341
2342 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep, bool deactivate)
2343 {
2344         int ret = 0;
2345         int node;
2346         struct kmem_cache_node *n;
2347
2348         drain_cpu_caches(cachep);
2349
2350         check_irq_on();
2351         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2352                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2353
2354                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2355                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2356         }
2357         return (ret ? 1 : 0);
2358 }
2359
2360 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2361 {
2362         return __kmem_cache_shrink(cachep, false);
2363 }
2364
2365 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2366 {
2367         int i;
2368         struct kmem_cache_node *n;
2369
2370         cache_random_seq_destroy(cachep);
2371
2372         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2373
2374         /* NUMA: free the node structures */
2375         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2376                 kfree(n->shared);
2377                 free_alien_cache(n->alien);
2378                 kfree(n);
2379                 cachep->node[i] = NULL;
2380         }
2381 }
2382
2383 /*
2384  * Get the memory for a slab management obj.
2385  *
2386  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2387  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2388  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2389  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2390  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2391  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2392  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2393  *
2394  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2395  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2396  */
2397 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2398                                    struct page *page, int colour_off,
2399                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2400 {
2401         void *freelist;
2402         void *addr = page_address(page);
2403
2404         page->s_mem = addr + colour_off;
2405         page->active = 0;
2406
2407         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2408                 freelist = NULL;
2409         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2410                 /* Slab management obj is off-slab. */
2411                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2412                                               local_flags, nodeid);
2413                 if (!freelist)
2414                         return NULL;
2415         } else {
2416                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2417                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2418                                 cachep->freelist_size;
2419         }
2420
2421         return freelist;
2422 }
2423
2424 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2425 {
2426         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2427 }
2428
2429 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2430                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2431 {
2432         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2433 }
2434
2435 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2436 {
2437 #if DEBUG
2438         int i;
2439
2440         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2441                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2442
2443                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2444                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2445
2446                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2447                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2448                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2449                 }
2450                 /*
2451                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2452                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2453                  * They must also be threaded.
2454                  */
2455                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2456                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2457                                                    objp + obj_offset(cachep));
2458                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2459                         kasan_poison_object_data(
2460                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2461                 }
2462
2463                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2464                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2465                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2466                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2467                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2468                 }
2469                 /* need to poison the objs? */
2470                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2471                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2472                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2473                 }
2474         }
2475 #endif
2476 }
2477
2478 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2479 /* Hold information during a freelist initialization */
2480 union freelist_init_state {
2481         struct {
2482                 unsigned int pos;
2483                 unsigned int *list;
2484                 unsigned int count;
2485                 unsigned int rand;
2486         };
2487         struct rnd_state rnd_state;
2488 };
2489
2490 /*
2491  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2492  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2493  */
2494 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2495                                 struct kmem_cache *cachep,
2496                                 unsigned int count)
2497 {
2498         bool ret;
2499         unsigned int rand;
2500
2501         /* Use best entropy available to define a random shift */
2502         rand = get_random_int();
2503
2504         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2505         if (!cachep->random_seq) {
2506                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2507                 ret = false;
2508         } else {
2509                 state->list = cachep->random_seq;
2510                 state->count = count;
2511                 state->pos = 0;
2512                 state->rand = rand;
2513                 ret = true;
2514         }
2515         return ret;
2516 }
2517
2518 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2519 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2520 {
2521         return (state->list[state->pos++] + state->rand) % state->count;
2522 }
2523
2524 /* Swap two freelist entries */
2525 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2526 {
2527         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2528                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2533  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2534  */
2535 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2536 {
2537         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2538         union freelist_init_state state;
2539         bool precomputed;
2540
2541         if (count < 2)
2542                 return false;
2543
2544         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2545
2546         /* Take a random entry as the objfreelist */
2547         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2548                 if (!precomputed)
2549                         objfreelist = count - 1;
2550                 else
2551                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2552                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2553                                                 obj_offset(cachep);
2554                 count--;
2555         }
2556
2557         /*
2558          * On early boot, generate the list dynamically.
2559          * Later use a pre-computed list for speed.
2560          */
2561         if (!precomputed) {
2562                 for (i = 0; i < count; i++)
2563                         set_free_obj(page, i, i);
2564
2565                 /* Fisher-Yates shuffle */
2566                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2567                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2568                         rand %= (i + 1);
2569                         swap_free_obj(page, i, rand);
2570                 }
2571         } else {
2572                 for (i = 0; i < count; i++)
2573                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2574         }
2575
2576         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2577                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2578
2579         return true;
2580 }
2581 #else
2582 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2583                                 struct page *page)
2584 {
2585         return false;
2586 }
2587 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2588
2589 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2590                             struct page *page)
2591 {
2592         int i;
2593         void *objp;
2594         bool shuffled;
2595
2596         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2597
2598         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2599         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2600
2601         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2602                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2603                                                 obj_offset(cachep);
2604         }
2605
2606         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2607                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2608                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2609
2610                 /* constructor could break poison info */
2611                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2612                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2613                         cachep->ctor(objp);
2614                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2615                 }
2616
2617                 if (!shuffled)
2618                         set_free_obj(page, i, i);
2619         }
2620 }
2621
2622 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2623 {
2624         void *objp;
2625
2626         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2627         page->active++;
2628
2629 #if DEBUG
2630         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2631                 set_store_user_dirty(cachep);
2632 #endif
2633
2634         return objp;
2635 }
2636
2637 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2638                         struct page *page, void *objp)
2639 {
2640         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2641 #if DEBUG
2642         unsigned int i;
2643
2644         /* Verify double free bug */
2645         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2646                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2647                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2648                                cachep->name, objp);
2649                         BUG();
2650                 }
2651         }
2652 #endif
2653         page->active--;
2654         if (!page->freelist)
2655                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2656
2657         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2662  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2663  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2664  */
2665 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2666                            void *freelist)
2667 {
2668         page->slab_cache = cache;
2669         page->freelist = freelist;
2670 }
2671
2672 /*
2673  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2674  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2675  */
2676 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2677                                 gfp_t flags, int nodeid)
2678 {
2679         void *freelist;
2680         size_t offset;
2681         gfp_t local_flags;
2682         int page_node;
2683         struct kmem_cache_node *n;
2684         struct page *page;
2685
2686         /*
2687          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2688          * critical path in kmem_cache_alloc().
2689          */
2690         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2691                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2692                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2693                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2694                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2695                 dump_stack();
2696         }
2697         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2698
2699         check_irq_off();
2700         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2701                 local_irq_enable();
2702
2703         /*
2704          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2705          * 'nodeid'.
2706          */
2707         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2708         if (!page)
2709                 goto failed;
2710
2711         page_node = page_to_nid(page);
2712         n = get_node(cachep, page_node);
2713
2714         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2715         n->colour_next++;
2716         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2717                 n->colour_next = 0;
2718
2719         offset = n->colour_next;
2720         if (offset >= cachep->colour)
2721                 offset = 0;
2722
2723         offset *= cachep->colour_off;
2724
2725         /* Get slab management. */
2726         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2727                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2728         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2729                 goto opps1;
2730
2731         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2732
2733         kasan_poison_slab(page);
2734         cache_init_objs(cachep, page);
2735
2736         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2737                 local_irq_disable();
2738
2739         return page;
2740
2741 opps1:
2742         kmem_freepages(cachep, page);
2743 failed:
2744         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2745                 local_irq_disable();
2746         return NULL;
2747 }
2748
2749 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2750 {
2751         struct kmem_cache_node *n;
2752         void *list = NULL;
2753
2754         check_irq_off();
2755
2756         if (!page)
2757                 return;
2758
2759         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2760         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2761
2762         spin_lock(&n->list_lock);
2763         if (!page->active)
2764                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2765         else
2766                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2767         STATS_INC_GROWN(cachep);
2768         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2769         spin_unlock(&n->list_lock);
2770
2771         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2772 }
2773
2774 #if DEBUG
2775
2776 /*
2777  * Perform extra freeing checks:
2778  * - detect bad pointers.
2779  * - POISON/RED_ZONE checking
2780  */
2781 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2782 {
2783         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2784                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2785                        (unsigned long)objp);
2786                 BUG();
2787         }
2788 }
2789
2790 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2791 {
2792         unsigned long long redzone1, redzone2;
2793
2794         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2795         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2796
2797         /*
2798          * Redzone is ok.
2799          */
2800         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2801                 return;
2802
2803         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2804                 slab_error(cache, "double free detected");
2805         else
2806                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2807
2808         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2809                obj, redzone1, redzone2);
2810 }
2811
2812 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2813                                    unsigned long caller)
2814 {
2815         unsigned int objnr;
2816         struct page *page;
2817
2818         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2819
2820         objp -= obj_offset(cachep);
2821         kfree_debugcheck(objp);
2822         page = virt_to_head_page(objp);
2823
2824         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2825                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2826                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2827                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2828         }
2829         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2830                 set_store_user_dirty(cachep);
2831                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2832         }
2833
2834         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2835
2836         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2837         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2838
2839         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2840                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2841                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2842         }
2843         return objp;
2844 }
2845
2846 #else
2847 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2848 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2849 #endif
2850
2851 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2852                                                 void **list)
2853 {
2854 #if DEBUG
2855         void *next = *list;
2856         void *objp;
2857
2858         while (next) {
2859                 objp = next - obj_offset(cachep);
2860                 next = *(void **)next;
2861                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2862         }
2863 #endif
2864 }
2865
2866 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2867                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2868                                 void **list)
2869 {
2870         /* move slabp to correct slabp list: */
2871         list_del(&page->lru);
2872         if (page->active == cachep->num) {
2873                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2874                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2875 #if DEBUG
2876                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2877                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2878                                 void **objp = page->freelist;
2879
2880                                 *objp = *list;
2881                                 *list = objp;
2882                         }
2883 #endif
2884                         page->freelist = NULL;
2885                 }
2886         } else
2887                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2888 }
2889
2890 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2891 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2892                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2893 {
2894         if (!page)
2895                 return NULL;
2896
2897         if (pfmemalloc)
2898                 return page;
2899
2900         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2901                 return page;
2902
2903         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2904         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2905                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2906                 return page;
2907         }
2908
2909         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2910         list_del(&page->lru);
2911         if (!page->active)
2912                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2913         else
2914                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2915
2916         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2917                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2918                         return page;
2919         }
2920
2921         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2922                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2923                         return page;
2924         }
2925
2926         return NULL;
2927 }
2928
2929 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2930 {
2931         struct page *page;
2932
2933         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2934                         struct page, lru);
2935         if (!page) {
2936                 n->free_touched = 1;
2937                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2938                                 struct page, lru);
2939         }
2940
2941         if (sk_memalloc_socks())
2942                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2943
2944         return page;
2945 }
2946
2947 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2948                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2949 {
2950         struct page *page;
2951         void *obj;
2952         void *list = NULL;
2953
2954         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2955                 return NULL;
2956
2957         spin_lock(&n->list_lock);
2958         page = get_first_slab(n, true);
2959         if (!page) {
2960                 spin_unlock(&n->list_lock);
2961                 return NULL;
2962         }
2963
2964         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2965         n->free_objects--;
2966
2967         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2968
2969         spin_unlock(&n->list_lock);
2970         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2971
2972         return obj;
2973 }
2974
2975 /*
2976  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2977  * or cache_grow_end() for new slab
2978  */
2979 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2980                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2981 {
2982         /*
2983          * There must be at least one object available for
2984          * allocation.
2985          */
2986         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2987
2988         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2989                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2990                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2991                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2992
2993                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2994         }
2995
2996         return batchcount;
2997 }
2998
2999 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3000 {
3001         int batchcount;
3002         struct kmem_cache_node *n;
3003         struct array_cache *ac, *shared;
3004         int node;
3005         void *list = NULL;
3006         struct page *page;
3007
3008         check_irq_off();
3009         node = numa_mem_id();
3010
3011         ac = cpu_cache_get(cachep);
3012         batchcount = ac->batchcount;
3013         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3014                 /*
3015                  * If there was little recent activity on this cache, then
3016                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3017                  * refill bouncing.
3018                  */
3019                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3020         }
3021         n = get_node(cachep, node);
3022
3023         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3024         shared = READ_ONCE(n->shared);
3025         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3026                 goto direct_grow;
3027
3028         spin_lock(&n->list_lock);
3029         shared = READ_ONCE(n->shared);
3030
3031         /* See if we can refill from the shared array */
3032         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3033                 shared->touched = 1;
3034                 goto alloc_done;
3035         }
3036
3037         while (batchcount > 0) {
3038                 /* Get slab alloc is to come from. */
3039                 page = get_first_slab(n, false);
3040                 if (!page)
3041                         goto must_grow;
3042
3043                 check_spinlock_acquired(cachep);
3044
3045                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3046                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3047         }
3048
3049 must_grow:
3050         n->free_objects -= ac->avail;
3051 alloc_done:
3052         spin_unlock(&n->list_lock);
3053         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3054
3055 direct_grow:
3056         if (unlikely(!ac->avail)) {
3057                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3058                 if (sk_memalloc_socks()) {
3059                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3060
3061                         if (obj)
3062                                 return obj;
3063                 }
3064
3065                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3066
3067                 /*
3068                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3069                  * then ac could change.
3070                  */
3071                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3072                 if (!ac->avail && page)
3073                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3074                 cache_grow_end(cachep, page);
3075
3076                 if (!ac->avail)
3077                         return NULL;
3078         }
3079         ac->touched = 1;
3080
3081         return ac->entry[--ac->avail];
3082 }
3083
3084 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3085                                                 gfp_t flags)
3086 {
3087         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3088 }
3089
3090 #if DEBUG
3091 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3092                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3093 {
3094         if (!objp)
3095                 return objp;
3096         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3097                 check_poison_obj(cachep, objp);
3098                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3099                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3100         }
3101         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3102                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3103
3104         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3105                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3106                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3107                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3108                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3109                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3110                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3111                 }
3112                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3113                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3114         }
3115
3116         objp += obj_offset(cachep);
3117         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3118                 cachep->ctor(objp);
3119         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3120             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3121                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3122                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3123         }
3124         return objp;
3125 }
3126 #else
3127 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3128 #endif
3129
3130 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3131 {
3132         void *objp;
3133         struct array_cache *ac;
3134
3135         check_irq_off();
3136
3137         ac = cpu_cache_get(cachep);
3138         if (likely(ac->avail)) {
3139                 ac->touched = 1;
3140                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3141
3142                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3143                 goto out;
3144         }
3145
3146         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3147         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3148         /*
3149          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3150          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3151          */
3152         ac = cpu_cache_get(cachep);
3153
3154 out:
3155         /*
3156          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3157          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3158          * treat the array pointers as a reference to the object.
3159          */
3160         if (objp)
3161                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3162         return objp;
3163 }
3164
3165 #ifdef CONFIG_NUMA
3166 /*
3167  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3168  *
3169  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3170  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3171  */
3172 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3173 {
3174         int nid_alloc, nid_here;
3175
3176         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3177                 return NULL;
3178         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3179         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3180                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3181         else if (current->mempolicy)
3182                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3183         if (nid_alloc != nid_here)
3184                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3185         return NULL;
3186 }
3187
3188 /*
3189  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3190  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3191  * available node for available objects. If that fails then we
3192  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3193  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3194  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3195  */
3196 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3197 {
3198         struct zonelist *zonelist;
3199         struct zoneref *z;
3200         struct zone *zone;
3201         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3202         void *obj = NULL;
3203         struct page *page;
3204         int nid;
3205         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3206
3207         if (flags & __GFP_THISNODE)
3208                 return NULL;
3209
3210 retry_cpuset:
3211         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3212         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3213
3214 retry:
3215         /*
3216          * Look through allowed nodes for objects available
3217          * from existing per node queues.
3218          */
3219         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3220                 nid = zone_to_nid(zone);
3221
3222                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3223                         get_node(cache, nid) &&
3224                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3225                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3226                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3227                                 if (obj)
3228                                         break;
3229                 }
3230         }
3231
3232         if (!obj) {
3233                 /*
3234                  * This allocation will be performed within the constraints
3235                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3236                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3237                  * set and go into memory reserves if necessary.
3238                  */
3239                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3240                 cache_grow_end(cache, page);
3241                 if (page) {
3242                         nid = page_to_nid(page);
3243                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3244                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3245
3246                         /*
3247                          * Another processor may allocate the objects in
3248                          * the slab since we are not holding any locks.
3249                          */
3250                         if (!obj)
3251                                 goto retry;
3252                 }
3253         }
3254
3255         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3256                 goto retry_cpuset;
3257         return obj;
3258 }
3259
3260 /*
3261  * A interface to enable slab creation on nodeid
3262  */
3263 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3264                                 int nodeid)
3265 {
3266         struct page *page;
3267         struct kmem_cache_node *n;
3268         void *obj = NULL;
3269         void *list = NULL;
3270
3271         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3272         n = get_node(cachep, nodeid);
3273         BUG_ON(!n);
3274
3275         check_irq_off();
3276         spin_lock(&n->list_lock);
3277         page = get_first_slab(n, false);
3278         if (!page)
3279                 goto must_grow;
3280
3281         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3282
3283         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3284         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3285         STATS_SET_HIGH(cachep);
3286
3287         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3288
3289         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3290         n->free_objects--;
3291
3292         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3293
3294         spin_unlock(&n->list_lock);
3295         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3296         return obj;
3297
3298 must_grow:
3299         spin_unlock(&n->list_lock);
3300         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3301         if (page) {
3302                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3303                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3304         }
3305         cache_grow_end(cachep, page);
3306
3307         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3308 }
3309
3310 static __always_inline void *
3311 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3312                    unsigned long caller)
3313 {
3314         unsigned long save_flags;
3315         void *ptr;
3316         int slab_node = numa_mem_id();
3317
3318         flags &= gfp_allowed_mask;
3319         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3320         if (unlikely(!cachep))
3321                 return NULL;
3322
3323         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3324         local_irq_save(save_flags);
3325
3326         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3327                 nodeid = slab_node;
3328
3329         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3330                 /* Node not bootstrapped yet */
3331                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3332                 goto out;
3333         }
3334
3335         if (nodeid == slab_node) {
3336                 /*
3337                  * Use the locally cached objects if possible.
3338                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3339                  * to other nodes. It may fail while we still have
3340                  * objects on other nodes available.
3341                  */
3342                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3343                 if (ptr)
3344                         goto out;
3345         }
3346         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3347         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3348   out:
3349         local_irq_restore(save_flags);
3350         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3351
3352         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3353                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3354
3355         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3356         return ptr;
3357 }
3358
3359 static __always_inline void *
3360 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3361 {
3362         void *objp;
3363
3364         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3365                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3366                 if (objp)
3367                         goto out;
3368         }
3369         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3370
3371         /*
3372          * We may just have run out of memory on the local node.
3373          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3374          */
3375         if (!objp)
3376                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3377
3378   out:
3379         return objp;
3380 }
3381 #else
3382
3383 static __always_inline void *
3384 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3385 {
3386         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3387 }
3388
3389 #endif /* CONFIG_NUMA */
3390
3391 static __always_inline void *
3392 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3393 {
3394         unsigned long save_flags;
3395         void *objp;
3396
3397         flags &= gfp_allowed_mask;
3398         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3399         if (unlikely(!cachep))
3400                 return NULL;
3401
3402         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3403         local_irq_save(save_flags);
3404         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3405         local_irq_restore(save_flags);
3406         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3407         prefetchw(objp);
3408
3409         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3410                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3411
3412         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3413         return objp;
3414 }
3415
3416 /*
3417  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3418  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3419  */
3420 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3421                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3422 {
3423         int i;
3424         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3425         struct page *page;
3426
3427         n->free_objects += nr_objects;
3428
3429         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3430                 void *objp;
3431                 struct page *page;
3432
3433                 objp = objpp[i];
3434
3435                 page = virt_to_head_page(objp);
3436                 list_del(&page->lru);
3437                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3438                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3439                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3440
3441                 /* fixup slab chains */
3442                 if (page->active == 0)
3443                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3444                 else {
3445                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3446                          * partial list on free - maximum time for the
3447                          * other objects to be freed, too.
3448                          */
3449                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3450                 }
3451         }
3452
3453         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3454                 n->free_objects -= cachep->num;
3455
3456                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3457                 list_move(&page->lru, list);
3458         }
3459 }
3460
3461 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3462 {
3463         int batchcount;
3464         struct kmem_cache_node *n;
3465         int node = numa_mem_id();
3466         LIST_HEAD(list);
3467
3468         batchcount = ac->batchcount;
3469
3470         check_irq_off();
3471         n = get_node(cachep, node);
3472         spin_lock(&n->list_lock);
3473         if (n->shared) {
3474                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3475                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3476                 if (max) {
3477                         if (batchcount > max)
3478                                 batchcount = max;
3479                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3480                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3481                         shared_array->avail += batchcount;
3482                         goto free_done;
3483                 }
3484         }
3485
3486         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3487 free_done:
3488 #if STATS
3489         {
3490                 int i = 0;
3491                 struct page *page;
3492
3493                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3494                         BUG_ON(page->active);
3495
3496                         i++;
3497                 }
3498                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3499         }
3500 #endif
3501         spin_unlock(&n->list_lock);
3502         slabs_destroy(cachep, &list);
3503         ac->avail -= batchcount;
3504         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3505 }
3506
3507 /*
3508  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3509  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3510  */
3511 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3512                                 unsigned long caller)
3513 {
3514         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3515         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3516                 return;
3517
3518         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3519 }
3520
3521 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3522                 unsigned long caller)
3523 {
3524         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3525
3526         check_irq_off();
3527         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3528         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3529
3530         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3531
3532         /*
3533          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3534          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3535          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3536          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3537          * the cache.
3538          */
3539         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3540                 return;
3541
3542         if (ac->avail < ac->limit) {
3543                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3544         } else {
3545                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3546                 cache_flusharray(cachep, ac);
3547         }
3548
3549         if (sk_memalloc_socks()) {
3550                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3551
3552                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3553                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3554                         return;
3555                 }
3556         }
3557
3558         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3559 }
3560
3561 /**
3562  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3563  * @cachep: The cache to allocate from.
3564  * @flags: See kmalloc().
3565  *
3566  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3567  * if the cache has no available objects.
3568  */
3569 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3570 {
3571         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3572
3573         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3574         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3575                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3576
3577         return ret;
3578 }
3579 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3580
3581 static __always_inline void
3582 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3583                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3584 {
3585         size_t i;
3586
3587         for (i = 0; i < size; i++)
3588                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3589 }
3590
3591 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3592                           void **p)
3593 {
3594         size_t i;
3595
3596         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3597         if (!s)
3598                 return 0;
3599
3600         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3601
3602         local_irq_disable();
3603         for (i = 0; i < size; i++) {
3604                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3605
3606                 if (unlikely(!objp))
3607                         goto error;
3608                 p[i] = objp;
3609         }
3610         local_irq_enable();
3611
3612         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3613
3614         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3615         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3616                 for (i = 0; i < size; i++)
3617                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3618
3619         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3620         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3621         return size;
3622 error:
3623         local_irq_enable();
3624         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3625         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3626         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3627         return 0;
3628 }
3629 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3630
3631 #ifdef CONFIG_TRACING
3632 void *
3633 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3634 {
3635         void *ret;
3636
3637         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3638
3639         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3640         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3641                       size, cachep->size, flags);
3642         return ret;
3643 }
3644 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3645 #endif
3646
3647 #ifdef CONFIG_NUMA
3648 /**
3649  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3650  * @cachep: The cache to allocate from.
3651  * @flags: See kmalloc().
3652  * @nodeid: node number of the target node.
3653  *
3654  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3655  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3656  *
3657  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3658  */
3659 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3660 {
3661         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3662
3663         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3664         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3665                                     cachep->object_size, cachep->size,
3666                                     flags, nodeid);
3667
3668         return ret;
3669 }
3670 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3671
3672 #ifdef CONFIG_TRACING
3673 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3674                                   gfp_t flags,
3675                                   int nodeid,
3676                                   size_t size)
3677 {
3678         void *ret;
3679
3680         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3681
3682         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3683         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3684                            size, cachep->size,
3685                            flags, nodeid);
3686         return ret;
3687 }
3688 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3689 #endif
3690
3691 static __always_inline void *
3692 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3693 {
3694         struct kmem_cache *cachep;
3695         void *ret;
3696
3697         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3698         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3699                 return cachep;
3700         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3701         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3702
3703         return ret;
3704 }
3705
3706 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3707 {
3708         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3709 }
3710 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3711
3712 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3713                 int node, unsigned long caller)
3714 {
3715         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3716 }
3717 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3718 #endif /* CONFIG_NUMA */
3719
3720 /**
3721  * __do_kmalloc - allocate memory
3722  * @size: how many bytes of memory are required.
3723  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3724  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3725  */
3726 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3727                                           unsigned long caller)
3728 {
3729         struct kmem_cache *cachep;
3730         void *ret;
3731
3732         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3733         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3734                 return cachep;
3735         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3736
3737         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3738         trace_kmalloc(caller, ret,
3739                       size, cachep->size, flags);
3740
3741         return ret;
3742 }
3743
3744 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3745 {
3746         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3747 }
3748 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3749
3750 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3751 {
3752         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3753 }
3754 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3755
3756 /**
3757  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3758  * @cachep: The cache the allocation was from.
3759  * @objp: The previously allocated object.
3760  *
3761  * Free an object which was previously allocated from this
3762  * cache.
3763  */
3764 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3765 {
3766         unsigned long flags;
3767         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3768         if (!cachep)
3769                 return;
3770
3771         local_irq_save(flags);
3772         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3773         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3774                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3775         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3776         local_irq_restore(flags);
3777
3778         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3779 }
3780 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3781
3782 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3783 {
3784         struct kmem_cache *s;
3785         size_t i;
3786
3787         local_irq_disable();
3788         for (i = 0; i < size; i++) {
3789                 void *objp = p[i];
3790
3791                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3792                         s = virt_to_cache(objp);
3793                 else
3794                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3795
3796                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3797                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3798                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3799
3800                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3801         }
3802         local_irq_enable();
3803
3804         /* FIXME: add tracing */
3805 }
3806 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3807
3808 /**
3809  * kfree - free previously allocated memory
3810  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3811  *
3812  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3813  *
3814  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3815  * or you will run into trouble.
3816  */
3817 void kfree(const void *objp)
3818 {
3819         struct kmem_cache *c;
3820         unsigned long flags;
3821
3822         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3823
3824         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3825                 return;
3826         local_irq_save(flags);
3827         kfree_debugcheck(objp);
3828         c = virt_to_cache(objp);
3829         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3830
3831         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3832         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3833         local_irq_restore(flags);
3834 }
3835 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3836
3837 /*
3838  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3839  */
3840 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3841 {
3842         int ret;
3843         int node;
3844         struct kmem_cache_node *n;
3845
3846         for_each_online_node(node) {
3847                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3848                 if (ret)
3849                         goto fail;
3850
3851         }
3852
3853         return 0;
3854
3855 fail:
3856         if (!cachep->list.next) {
3857                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3858                 node--;
3859                 while (node >= 0) {
3860                         n = get_node(cachep, node);
3861                         if (n) {
3862                                 kfree(n->shared);
3863                                 free_alien_cache(n->alien);
3864                                 kfree(n);
3865                                 cachep->node[node] = NULL;
3866                         }
3867                         node--;
3868                 }
3869         }
3870         return -ENOMEM;
3871 }
3872
3873 /* Always called with the slab_mutex held */
3874 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3875                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3876 {
3877         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3878         int cpu;
3879
3880         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3881         if (!cpu_cache)
3882                 return -ENOMEM;
3883
3884         prev = cachep->cpu_cache;
3885         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3886         kick_all_cpus_sync();
3887
3888         check_irq_on();
3889         cachep->batchcount = batchcount;
3890         cachep->limit = limit;
3891         cachep->shared = shared;
3892
3893         if (!prev)
3894                 goto setup_node;
3895
3896         for_each_online_cpu(cpu) {
3897                 LIST_HEAD(list);
3898                 int node;
3899                 struct kmem_cache_node *n;
3900                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3901
3902                 node = cpu_to_mem(cpu);
3903                 n = get_node(cachep, node);
3904                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3905                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3906                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3907                 slabs_destroy(cachep, &list);
3908         }
3909         free_percpu(prev);
3910
3911 setup_node:
3912         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3913 }
3914
3915 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3916                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3917 {
3918         int ret;
3919         struct kmem_cache *c;
3920
3921         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3922
3923         if (slab_state < FULL)
3924                 return ret;
3925
3926         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3927                 return ret;
3928
3929         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3930         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3931                 /* return value determined by the root cache only */
3932                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3933         }
3934
3935         return ret;
3936 }
3937
3938 /* Called with slab_mutex held always */
3939 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3940 {
3941         int err;
3942         int limit = 0;
3943         int shared = 0;
3944         int batchcount = 0;
3945
3946         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3947         if (err)
3948                 goto end;
3949
3950         if (!is_root_cache(cachep)) {
3951                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3952                 limit = root->limit;
3953                 shared = root->shared;
3954                 batchcount = root->batchcount;
3955         }
3956
3957         if (limit && shared && batchcount)
3958                 goto skip_setup;
3959         /*
3960          * The head array serves three purposes:
3961          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3962          * - reduce the number of spinlock operations.
3963          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3964          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3965          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3966          * Bonwick.
3967          */
3968         if (cachep->size > 131072)
3969                 limit = 1;
3970         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3971                 limit = 8;
3972         else if (cachep->size > 1024)
3973                 limit = 24;
3974         else if (cachep->size > 256)
3975                 limit = 54;
3976         else
3977                 limit = 120;
3978
3979         /*
3980          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3981          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3982          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3983          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3984          * replaces Bonwick's magazine layer.
3985          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3986          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3987          */
3988         shared = 0;
3989         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3990                 shared = 8;
3991
3992 #if DEBUG
3993         /*
3994          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3995          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3996          */
3997         if (limit > 32)
3998                 limit = 32;
3999 #endif
4000         batchcount = (limit + 1) / 2;
4001 skip_setup:
4002         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4003 end:
4004         if (err)
4005                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4006                        cachep->name, -err);
4007         return err;
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4012  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4013  * if drain_array() is used on the shared array.
4014  */
4015 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4016                          struct array_cache *ac, int node)
4017 {
4018         LIST_HEAD(list);
4019
4020         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4021         check_mutex_acquired();
4022
4023         if (!ac || !ac->avail)
4024                 return;
4025
4026         if (ac->touched) {
4027                 ac->touched = 0;
4028                 return;
4029         }
4030
4031         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4032         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4033         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4034
4035         slabs_destroy(cachep, &list);
4036 }
4037
4038 /**
4039  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4040  * @w: work descriptor
4041  *
4042  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4043  * Purpose:
4044  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4045  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4046  *
4047  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4048  * again on the next iteration.
4049  */
4050 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4051 {
4052         struct kmem_cache *searchp;
4053         struct kmem_cache_node *n;
4054         int node = numa_mem_id();
4055         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4056
4057         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4058                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4059                 goto out;
4060
4061         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4062                 check_irq_on();
4063
4064                 /*
4065                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4066                  * have established with reasonable certainty that
4067                  * we can do some work if the lock was obtained.
4068                  */
4069                 n = get_node(searchp, node);
4070
4071                 reap_alien(searchp, n);
4072
4073                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4074
4075                 /*
4076                  * These are racy checks but it does not matter
4077                  * if we skip one check or scan twice.
4078                  */
4079                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4080                         goto next;
4081
4082                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4083
4084                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4085
4086                 if (n->free_touched)
4087                         n->free_touched = 0;
4088                 else {
4089                         int freed;
4090
4091                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4092                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4093                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4094                 }
4095 next:
4096                 cond_resched();
4097         }
4098         check_irq_on();
4099         mutex_unlock(&slab_mutex);
4100         next_reap_node();
4101 out:
4102         /* Set up the next iteration */
4103         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4104 }
4105
4106 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4107 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4108 {
4109         struct page *page;
4110         unsigned long active_objs;
4111         unsigned long num_objs;
4112         unsigned long active_slabs = 0;
4113         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4114         const char *name;
4115         char *error = NULL;
4116         int node;
4117         struct kmem_cache_node *n;
4118
4119         active_objs = 0;
4120         num_slabs = 0;
4121         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4122
4123                 check_irq_on();
4124                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4125
4126                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
4127                         if (page->active != cachep->num && !error)
4128                                 error = "slabs_full accounting error";
4129                         active_objs += cachep->num;
4130                         active_slabs++;
4131                 }
4132                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4133                         if (page->active == cachep->num && !error)
4134                                 error = "slabs_partial accounting error";
4135                         if (!page->active && !error)
4136                                 error = "slabs_partial accounting error";
4137                         active_objs += page->active;
4138                         active_slabs++;
4139                 }
4140                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4141                         if (page->active && !error)
4142                                 error = "slabs_free accounting error";
4143                         num_slabs++;
4144                 }
4145                 free_objects += n->free_objects;
4146                 if (n->shared)
4147                         shared_avail += n->shared->avail;
4148
4149                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4150         }
4151         num_slabs += active_slabs;
4152         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4153         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4154                 error = "free_objects accounting error";
4155
4156         name = cachep->name;
4157         if (error)
4158                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4159
4160         sinfo->active_objs = active_objs;
4161         sinfo->num_objs = num_objs;
4162         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4163         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4164         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4165         sinfo->limit = cachep->limit;
4166         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4167         sinfo->shared = cachep->shared;
4168         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4169         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4170 }
4171
4172 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4173 {
4174 #if STATS
4175         {                       /* node stats */
4176                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4177                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4178                 unsigned long grown = cachep->grown;
4179                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4180                 unsigned long errors = cachep->errors;
4181                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4182                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4183                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4184                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4185
4186                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4187                            allocs, high, grown,
4188                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4189                            node_frees, overflows);
4190         }
4191         /* cpu stats */
4192         {
4193                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4194                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4195                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4196                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4197
4198                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4199                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4200         }
4201 #endif
4202 }
4203
4204 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4205 /**
4206  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4207  * @file: unused
4208  * @buffer: user buffer
4209  * @count: data length
4210  * @ppos: unused
4211  */
4212 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4213                        size_t count, loff_t *ppos)
4214 {
4215         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4216         int limit, batchcount, shared, res;
4217         struct kmem_cache *cachep;
4218
4219         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4220                 return -EINVAL;
4221         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4222                 return -EFAULT;
4223         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4224
4225         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4226         if (!tmp)
4227                 return -EINVAL;
4228         *tmp = '\0';
4229         tmp++;
4230         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4231                 return -EINVAL;
4232
4233         /* Find the cache in the chain of caches. */
4234         mutex_lock(&slab_mutex);
4235         res = -EINVAL;
4236         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4237                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4238                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4239                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4240                                 res = 0;
4241                         } else {
4242                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4243                                                        batchcount, shared,
4244                                                        GFP_KERNEL);
4245                         }
4246                         break;
4247                 }
4248         }
4249         mutex_unlock(&slab_mutex);
4250         if (res >= 0)
4251                 res = count;
4252         return res;
4253 }
4254
4255 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4256
4257 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4258 {
4259         unsigned long *p;
4260         int l;
4261         if (!v)
4262                 return 1;
4263         l = n[1];
4264         p = n + 2;
4265         while (l) {
4266                 int i = l/2;
4267                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4268                 if (*q == v) {
4269                         q[1]++;
4270                         return 1;
4271                 }
4272                 if (*q > v) {
4273                         l = i;
4274                 } else {
4275                         p = q + 2;
4276                         l -= i + 1;
4277                 }
4278         }
4279         if (++n[1] == n[0])
4280                 return 0;
4281         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4282         p[0] = v;
4283         p[1] = 1;
4284         return 1;
4285 }
4286
4287 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4288                                                 struct page *page)
4289 {
4290         void *p;
4291         int i, j;
4292         unsigned long v;
4293
4294         if (n[0] == n[1])
4295                 return;
4296         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4297                 bool active = true;
4298
4299                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4300                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4301                                 active = false;
4302                                 break;
4303                         }
4304                 }
4305
4306                 if (!active)
4307                         continue;
4308
4309                 /*
4310                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4311                  * mapping is established when actual object allocation and
4312                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4313                  * cache.
4314                  */
4315                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4316                         continue;
4317
4318                 if (!add_caller(n, v))
4319                         return;
4320         }
4321 }
4322
4323 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4324 {
4325 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4326         unsigned long offset, size;
4327         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4328
4329         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4330                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4331                 if (modname[0])
4332                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4333                 return;
4334         }
4335 #endif
4336         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4337 }
4338
4339 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4340 {
4341         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4342         struct page *page;
4343         struct kmem_cache_node *n;
4344         const char *name;
4345         unsigned long *x = m->private;
4346         int node;
4347         int i;
4348
4349         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4350                 return 0;
4351         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4352                 return 0;
4353
4354         /*
4355          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4356          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4357          * during the processing, information would be wrong so restart
4358          * whole processing.
4359          */
4360         do {
4361                 set_store_user_clean(cachep);
4362                 drain_cpu_caches(cachep);
4363
4364                 x[1] = 0;
4365
4366                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4367
4368                         check_irq_on();
4369                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4370
4371                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4372                                 handle_slab(x, cachep, page);
4373                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4374                                 handle_slab(x, cachep, page);
4375                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4376                 }
4377         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4378
4379         name = cachep->name;
4380         if (x[0] == x[1]) {
4381                 /* Increase the buffer size */
4382                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4383                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4384                 if (!m->private) {
4385                         /* Too bad, we are really out */
4386                         m->private = x;
4387                         mutex_lock(&slab_mutex);
4388                         return -ENOMEM;
4389                 }
4390                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4391                 kfree(x);
4392                 mutex_lock(&slab_mutex);
4393                 /* Now make sure this entry will be retried */
4394                 m->count = m->size;
4395                 return 0;
4396         }
4397         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4398                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4399                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4400                 seq_putc(m, '\n');
4401         }
4402
4403         return 0;
4404 }
4405
4406 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4407         .start = slab_start,
4408         .next = slab_next,
4409         .stop = slab_stop,
4410         .show = leaks_show,
4411 };
4412
4413 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4414 {
4415         unsigned long *n;
4416
4417         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4418         if (!n)
4419                 return -ENOMEM;
4420
4421         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4422
4423         return 0;
4424 }
4425
4426 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4427         .open           = slabstats_open,
4428         .read           = seq_read,
4429         .llseek         = seq_lseek,
4430         .release        = seq_release_private,
4431 };
4432 #endif
4433
4434 static int __init slab_proc_init(void)
4435 {
4436 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4437         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4438 #endif
4439         return 0;
4440 }
4441 module_init(slab_proc_init);
4442 #endif
4443
4444 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4445 /*
4446  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4447  *
4448  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4449  * to indicate an error.
4450  */
4451 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4452                                 struct page *page)
4453 {
4454         struct kmem_cache *cachep;
4455         unsigned int objnr;
4456         unsigned long offset;
4457
4458         /* Find and validate object. */
4459         cachep = page->slab_cache;
4460         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4461         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4462
4463         /* Find offset within object. */
4464         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4465
4466         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4467         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4468                 return NULL;
4469
4470         return cachep->name;
4471 }
4472 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4473
4474 /**
4475  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4476  * @objp: Pointer to the object
4477  *
4478  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4479  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4480  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4481  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4482  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4483  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4484  * must not be freed during the duration of the call.
4485  */
4486 size_t ksize(const void *objp)
4487 {
4488         size_t size;
4489
4490         BUG_ON(!objp);
4491         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4492                 return 0;
4493
4494         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4495         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4496          * so we need to unpoison this area.
4497          */
4498         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4499
4500         return size;
4501 }
4502 EXPORT_SYMBOL(ksize);