GNU Linux-libre 4.9.317-gnu1
[releases.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         parent->num_slabs = 0;
237 }
238
239 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
240         do {                                                            \
241                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
242                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
243         } while (0)
244
245 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
246         do {                                                            \
247         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
250         } while (0)
251
252 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
253 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
254 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
255 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
256
257 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
258 /*
259  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
260  * cpucache drain/refill cycles.
261  *
262  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
263  * which could lock up otherwise freeable slabs.
264  */
265 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
266 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
267
268 #if STATS
269 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
270 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
271 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
272 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
273 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
274 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
275         do {                                                            \
276                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
277                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
278         } while (0)
279 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
280 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
281 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
282 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
283 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
284         do {                                                            \
285                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
286                         (x)->max_freeable = i;                          \
287         } while (0)
288 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
289 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
290 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
291 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
292 #else
293 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
294 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
295 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
296 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
297 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
298 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
299 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
300 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
301 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
302 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
303 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
306 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
307 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
308 #endif
309
310 #if DEBUG
311
312 /*
313  * memory layout of objects:
314  * 0            : objp
315  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
316  *              the end of an object is aligned with the end of the real
317  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
318  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
319  *              redzone word.
320  * cachep->obj_offset: The real object.
321  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
322  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
323  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
324  */
325 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
326 {
327         return cachep->obj_offset;
328 }
329
330 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
331 {
332         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
333         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
334                                       sizeof(unsigned long long));
335 }
336
337 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
338 {
339         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
340         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
341                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
342                                               sizeof(unsigned long long) -
343                                               REDZONE_ALIGN);
344         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
345                                        sizeof(unsigned long long));
346 }
347
348 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
349 {
350         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
351         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
352 }
353
354 #else
355
356 #define obj_offset(x)                   0
357 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
358 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
359 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
360
361 #endif
362
363 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
364
365 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
366 {
367         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
368 }
369
370 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
371 {
372         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
373 }
374
375 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
376 {
377         if (is_store_user_clean(cachep))
378                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
379 }
380
381 #else
382 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
383
384 #endif
385
386 /*
387  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
388  * overridden on the command line.
389  */
390 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
391 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
392 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
393 static bool slab_max_order_set __initdata;
394
395 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
396 {
397         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
398         return page->slab_cache;
399 }
400
401 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
402                                  unsigned int idx)
403 {
404         return page->s_mem + cache->size * idx;
405 }
406
407 /*
408  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
409  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
410  *   we can replace (offset / cache->size) by
411  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
412  */
413 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
414                                         const struct page *page, void *obj)
415 {
416         u32 offset = (obj - page->s_mem);
417         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
418 }
419
420 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
421 /* internal cache of cache description objs */
422 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
423         .batchcount = 1,
424         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
425         .shared = 1,
426         .size = sizeof(struct kmem_cache),
427         .name = "kmem_cache",
428 };
429
430 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
431
432 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
433 {
434         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
435 }
436
437 /*
438  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
439  */
440 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
441                 unsigned long flags, size_t *left_over)
442 {
443         unsigned int num;
444         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
445
446         /*
447          * The slab management structure can be either off the slab or
448          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
449          * slab is used for:
450          *
451          * - @buffer_size bytes for each object
452          * - One freelist_idx_t for each object
453          *
454          * We don't need to consider alignment of freelist because
455          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
456          * at the correct alignment.
457          *
458          * If the slab management structure is off the slab, then the
459          * alignment will already be calculated into the size. Because
460          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
461          * correct alignment when allocated.
462          */
463         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
464                 num = slab_size / buffer_size;
465                 *left_over = slab_size % buffer_size;
466         } else {
467                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
468                 *left_over = slab_size %
469                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
470         }
471
472         return num;
473 }
474
475 #if DEBUG
476 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
477
478 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
479                         char *msg)
480 {
481         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
482                function, cachep->name, msg);
483         dump_stack();
484         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
485 }
486 #endif
487
488 /*
489  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
490  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
491  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
492  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
493  * line
494   */
495
496 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
497 static int __init noaliencache_setup(char *s)
498 {
499         use_alien_caches = 0;
500         return 1;
501 }
502 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
503
504 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
505 {
506         get_option(&str, &slab_max_order);
507         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
508                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
509         slab_max_order_set = true;
510
511         return 1;
512 }
513 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
514
515 #ifdef CONFIG_NUMA
516 /*
517  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
518  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
519  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
520  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
521  */
522 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
523
524 static void init_reap_node(int cpu)
525 {
526         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
527                                                     node_online_map);
528 }
529
530 static void next_reap_node(void)
531 {
532         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
533
534         node = next_node_in(node, node_online_map);
535         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
536 }
537
538 #else
539 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
540 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
541 #endif
542
543 /*
544  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
545  * via the workqueue/eventd.
546  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
547  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
548  * lock.
549  */
550 static void start_cpu_timer(int cpu)
551 {
552         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
553
554         /*
555          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
556          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
557          * at that time.
558          */
559         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
560                 init_reap_node(cpu);
561                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
562                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
563                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
564         }
565 }
566
567 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
568 {
569         if (ac) {
570                 ac->avail = 0;
571                 ac->limit = limit;
572                 ac->batchcount = batch;
573                 ac->touched = 0;
574         }
575 }
576
577 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
578                                             int batchcount, gfp_t gfp)
579 {
580         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
581         struct array_cache *ac = NULL;
582
583         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
584         /*
585          * The array_cache structures contain pointers to free object.
586          * However, when such objects are allocated or transferred to another
587          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
588          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
589          * not scan such objects.
590          */
591         kmemleak_no_scan(ac);
592         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
593         return ac;
594 }
595
596 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
597                                         struct page *page, void *objp)
598 {
599         struct kmem_cache_node *n;
600         int page_node;
601         LIST_HEAD(list);
602
603         page_node = page_to_nid(page);
604         n = get_node(cachep, page_node);
605
606         spin_lock(&n->list_lock);
607         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
608         spin_unlock(&n->list_lock);
609
610         slabs_destroy(cachep, &list);
611 }
612
613 /*
614  * Transfer objects in one arraycache to another.
615  * Locking must be handled by the caller.
616  *
617  * Return the number of entries transferred.
618  */
619 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
620                 struct array_cache *from, unsigned int max)
621 {
622         /* Figure out how many entries to transfer */
623         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
624
625         if (!nr)
626                 return 0;
627
628         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
629                         sizeof(void *) *nr);
630
631         from->avail -= nr;
632         to->avail += nr;
633         return nr;
634 }
635
636 #ifndef CONFIG_NUMA
637
638 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
639 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
640
641 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
642                                                 int limit, gfp_t gfp)
643 {
644         return NULL;
645 }
646
647 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
648 {
649 }
650
651 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
652 {
653         return 0;
654 }
655
656 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
657                 gfp_t flags)
658 {
659         return NULL;
660 }
661
662 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
663                  gfp_t flags, int nodeid)
664 {
665         return NULL;
666 }
667
668 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
669 {
670         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
671 }
672
673 #else   /* CONFIG_NUMA */
674
675 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
676 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
677
678 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
679                                                 int batch, gfp_t gfp)
680 {
681         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
682         struct alien_cache *alc = NULL;
683
684         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
685         if (alc) {
686                 kmemleak_no_scan(alc);
687                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
688                 spin_lock_init(&alc->lock);
689         }
690         return alc;
691 }
692
693 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
694 {
695         struct alien_cache **alc_ptr;
696         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
697         int i;
698
699         if (limit > 1)
700                 limit = 12;
701         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
702         if (!alc_ptr)
703                 return NULL;
704
705         for_each_node(i) {
706                 if (i == node || !node_online(i))
707                         continue;
708                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
709                 if (!alc_ptr[i]) {
710                         for (i--; i >= 0; i--)
711                                 kfree(alc_ptr[i]);
712                         kfree(alc_ptr);
713                         return NULL;
714                 }
715         }
716         return alc_ptr;
717 }
718
719 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
720 {
721         int i;
722
723         if (!alc_ptr)
724                 return;
725         for_each_node(i)
726             kfree(alc_ptr[i]);
727         kfree(alc_ptr);
728 }
729
730 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
731                                 struct array_cache *ac, int node,
732                                 struct list_head *list)
733 {
734         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
735
736         if (ac->avail) {
737                 spin_lock(&n->list_lock);
738                 /*
739                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
740                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
741                  * into the free lists and getting them back later.
742                  */
743                 if (n->shared)
744                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
745
746                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
747                 ac->avail = 0;
748                 spin_unlock(&n->list_lock);
749         }
750 }
751
752 /*
753  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
754  */
755 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
756 {
757         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
758
759         if (n->alien) {
760                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
761                 struct array_cache *ac;
762
763                 if (alc) {
764                         ac = &alc->ac;
765                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
766                                 LIST_HEAD(list);
767
768                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
769                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
770                                 slabs_destroy(cachep, &list);
771                         }
772                 }
773         }
774 }
775
776 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
777                                 struct alien_cache **alien)
778 {
779         int i = 0;
780         struct alien_cache *alc;
781         struct array_cache *ac;
782         unsigned long flags;
783
784         for_each_online_node(i) {
785                 alc = alien[i];
786                 if (alc) {
787                         LIST_HEAD(list);
788
789                         ac = &alc->ac;
790                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
791                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
792                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
793                         slabs_destroy(cachep, &list);
794                 }
795         }
796 }
797
798 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
799                                 int node, int page_node)
800 {
801         struct kmem_cache_node *n;
802         struct alien_cache *alien = NULL;
803         struct array_cache *ac;
804         LIST_HEAD(list);
805
806         n = get_node(cachep, node);
807         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
808         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
809                 alien = n->alien[page_node];
810                 ac = &alien->ac;
811                 spin_lock(&alien->lock);
812                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
813                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
814                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
815                 }
816                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
817                 spin_unlock(&alien->lock);
818                 slabs_destroy(cachep, &list);
819         } else {
820                 n = get_node(cachep, page_node);
821                 spin_lock(&n->list_lock);
822                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
823                 spin_unlock(&n->list_lock);
824                 slabs_destroy(cachep, &list);
825         }
826         return 1;
827 }
828
829 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
830 {
831         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
832         int node = numa_mem_id();
833         /*
834          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
835          * cache on this cpu.
836          */
837         if (likely(node == page_node))
838                 return 0;
839
840         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
841 }
842
843 /*
844  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
845  * warn about failures.
846  */
847 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
848 {
849         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
850 }
851 #endif
852
853 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
854 {
855         struct kmem_cache_node *n;
856
857         /*
858          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
859          * begin anything. Make sure some other cpu on this
860          * node has not already allocated this
861          */
862         n = get_node(cachep, node);
863         if (n) {
864                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
865                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
866                                 cachep->num;
867                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
868
869                 return 0;
870         }
871
872         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
873         if (!n)
874                 return -ENOMEM;
875
876         kmem_cache_node_init(n);
877         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
878                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
879
880         n->free_limit =
881                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
882
883         /*
884          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
885          * come and go.  slab_mutex is sufficient
886          * protection here.
887          */
888         cachep->node[node] = n;
889
890         return 0;
891 }
892
893 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
894 /*
895  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
896  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
897  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
898  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
899  * already in use.
900  *
901  * Must hold slab_mutex.
902  */
903 static int init_cache_node_node(int node)
904 {
905         int ret;
906         struct kmem_cache *cachep;
907
908         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
909                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
910                 if (ret)
911                         return ret;
912         }
913
914         return 0;
915 }
916 #endif
917
918 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
919                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
920 {
921         int ret = -ENOMEM;
922         struct kmem_cache_node *n;
923         struct array_cache *old_shared = NULL;
924         struct array_cache *new_shared = NULL;
925         struct alien_cache **new_alien = NULL;
926         LIST_HEAD(list);
927
928         if (use_alien_caches) {
929                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
930                 if (!new_alien)
931                         goto fail;
932         }
933
934         if (cachep->shared) {
935                 new_shared = alloc_arraycache(node,
936                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
937                 if (!new_shared)
938                         goto fail;
939         }
940
941         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
942         if (ret)
943                 goto fail;
944
945         n = get_node(cachep, node);
946         spin_lock_irq(&n->list_lock);
947         if (n->shared && force_change) {
948                 free_block(cachep, n->shared->entry,
949                                 n->shared->avail, node, &list);
950                 n->shared->avail = 0;
951         }
952
953         if (!n->shared || force_change) {
954                 old_shared = n->shared;
955                 n->shared = new_shared;
956                 new_shared = NULL;
957         }
958
959         if (!n->alien) {
960                 n->alien = new_alien;
961                 new_alien = NULL;
962         }
963
964         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
965         slabs_destroy(cachep, &list);
966
967         /*
968          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
969          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
970          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
971          * freed after synchronize_sched().
972          */
973         if (old_shared && force_change)
974                 synchronize_sched();
975
976 fail:
977         kfree(old_shared);
978         kfree(new_shared);
979         free_alien_cache(new_alien);
980
981         return ret;
982 }
983
984 #ifdef CONFIG_SMP
985
986 static void cpuup_canceled(long cpu)
987 {
988         struct kmem_cache *cachep;
989         struct kmem_cache_node *n = NULL;
990         int node = cpu_to_mem(cpu);
991         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
992
993         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
994                 struct array_cache *nc;
995                 struct array_cache *shared;
996                 struct alien_cache **alien;
997                 LIST_HEAD(list);
998
999                 n = get_node(cachep, node);
1000                 if (!n)
1001                         continue;
1002
1003                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1004
1005                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1006                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1007
1008                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1009                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1010                 if (nc) {
1011                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1012                         nc->avail = 0;
1013                 }
1014
1015                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1016                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1017                         goto free_slab;
1018                 }
1019
1020                 shared = n->shared;
1021                 if (shared) {
1022                         free_block(cachep, shared->entry,
1023                                    shared->avail, node, &list);
1024                         n->shared = NULL;
1025                 }
1026
1027                 alien = n->alien;
1028                 n->alien = NULL;
1029
1030                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1031
1032                 kfree(shared);
1033                 if (alien) {
1034                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1035                         free_alien_cache(alien);
1036                 }
1037
1038 free_slab:
1039                 slabs_destroy(cachep, &list);
1040         }
1041         /*
1042          * In the previous loop, all the objects were freed to
1043          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1044          * shrink each nodelist to its limit.
1045          */
1046         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1047                 n = get_node(cachep, node);
1048                 if (!n)
1049                         continue;
1050                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1051         }
1052 }
1053
1054 static int cpuup_prepare(long cpu)
1055 {
1056         struct kmem_cache *cachep;
1057         int node = cpu_to_mem(cpu);
1058         int err;
1059
1060         /*
1061          * We need to do this right in the beginning since
1062          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1063          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1064          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1065          */
1066         err = init_cache_node_node(node);
1067         if (err < 0)
1068                 goto bad;
1069
1070         /*
1071          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1072          * array caches
1073          */
1074         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1075                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1076                 if (err)
1077                         goto bad;
1078         }
1079
1080         return 0;
1081 bad:
1082         cpuup_canceled(cpu);
1083         return -ENOMEM;
1084 }
1085
1086 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1087 {
1088         int err;
1089
1090         mutex_lock(&slab_mutex);
1091         err = cpuup_prepare(cpu);
1092         mutex_unlock(&slab_mutex);
1093         return err;
1094 }
1095
1096 /*
1097  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1098  * offline.
1099  *
1100  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1101  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1102  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1103  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1104  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1105  */
1106 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1107 {
1108         mutex_lock(&slab_mutex);
1109         cpuup_canceled(cpu);
1110         mutex_unlock(&slab_mutex);
1111         return 0;
1112 }
1113 #endif
1114
1115 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1116 {
1117         start_cpu_timer(cpu);
1118         return 0;
1119 }
1120
1121 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1122 {
1123         /*
1124          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1125          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1126          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1127          * timer.
1128          */
1129         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1130         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1131         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1132         return 0;
1133 }
1134
1135 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1136 /*
1137  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1138  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1139  * removed.
1140  *
1141  * Must hold slab_mutex.
1142  */
1143 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1144 {
1145         struct kmem_cache *cachep;
1146         int ret = 0;
1147
1148         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1149                 struct kmem_cache_node *n;
1150
1151                 n = get_node(cachep, node);
1152                 if (!n)
1153                         continue;
1154
1155                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1156
1157                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1158                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1159                         ret = -EBUSY;
1160                         break;
1161                 }
1162         }
1163         return ret;
1164 }
1165
1166 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1167                                         unsigned long action, void *arg)
1168 {
1169         struct memory_notify *mnb = arg;
1170         int ret = 0;
1171         int nid;
1172
1173         nid = mnb->status_change_nid;
1174         if (nid < 0)
1175                 goto out;
1176
1177         switch (action) {
1178         case MEM_GOING_ONLINE:
1179                 mutex_lock(&slab_mutex);
1180                 ret = init_cache_node_node(nid);
1181                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1182                 break;
1183         case MEM_GOING_OFFLINE:
1184                 mutex_lock(&slab_mutex);
1185                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1186                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1187                 break;
1188         case MEM_ONLINE:
1189         case MEM_OFFLINE:
1190         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1191         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1192                 break;
1193         }
1194 out:
1195         return notifier_from_errno(ret);
1196 }
1197 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1198
1199 /*
1200  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1201  */
1202 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1203                                 int nodeid)
1204 {
1205         struct kmem_cache_node *ptr;
1206
1207         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1208         BUG_ON(!ptr);
1209
1210         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1211         /*
1212          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1213          */
1214         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1215
1216         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1217         cachep->node[nodeid] = ptr;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1222  * size of kmem_cache_node.
1223  */
1224 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1225 {
1226         int node;
1227
1228         for_each_online_node(node) {
1229                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1230                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1231                     REAPTIMEOUT_NODE +
1232                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1233         }
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1238  * before smp_init().
1239  */
1240 void __init kmem_cache_init(void)
1241 {
1242         int i;
1243
1244         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1245                                         sizeof(struct rcu_head));
1246         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1247
1248         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1249                 use_alien_caches = 0;
1250
1251         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1252                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1253
1254         /*
1255          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1256          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1257          * not overridden on the command line.
1258          */
1259         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1260                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1261
1262         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1263          * from caches that do not exist yet:
1264          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1265          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1266          *    kmem_cache is statically allocated.
1267          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1268          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1269          *    array at the end of the bootstrap.
1270          * 2) Create the first kmalloc cache.
1271          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1272          *    An __init data area is used for the head array.
1273          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1274          *    head arrays.
1275          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1276          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1277          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1278          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1279          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1280          */
1281
1282         /* 1) create the kmem_cache */
1283
1284         /*
1285          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1286          */
1287         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1288                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1289                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1290                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1291         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1292         slab_state = PARTIAL;
1293
1294         /*
1295          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1296          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1297          */
1298         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1299                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1300         slab_state = PARTIAL_NODE;
1301         setup_kmalloc_cache_index_table();
1302
1303         slab_early_init = 0;
1304
1305         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1306         {
1307                 int nid;
1308
1309                 for_each_online_node(nid) {
1310                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1311
1312                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1313                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1314                 }
1315         }
1316
1317         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1318 }
1319
1320 void __init kmem_cache_init_late(void)
1321 {
1322         struct kmem_cache *cachep;
1323
1324         slab_state = UP;
1325
1326         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1327         mutex_lock(&slab_mutex);
1328         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1329                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1330                         BUG();
1331         mutex_unlock(&slab_mutex);
1332
1333         /* Done! */
1334         slab_state = FULL;
1335
1336 #ifdef CONFIG_NUMA
1337         /*
1338          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1339          * node.
1340          */
1341         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1342 #endif
1343
1344         /*
1345          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1346          * of the kernel is not yet operational.
1347          */
1348 }
1349
1350 static int __init cpucache_init(void)
1351 {
1352         int ret;
1353
1354         /*
1355          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1356          */
1357         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1358                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1359         WARN_ON(ret < 0);
1360
1361         /* Done! */
1362         slab_state = FULL;
1363         return 0;
1364 }
1365 __initcall(cpucache_init);
1366
1367 static noinline void
1368 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1369 {
1370 #if DEBUG
1371         struct kmem_cache_node *n;
1372         struct page *page;
1373         unsigned long flags;
1374         int node;
1375         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1376                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1377
1378         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1379                 return;
1380
1381         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1382                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1383         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1384                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1385
1386         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1387                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1388                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1389                 unsigned long num_slabs_partial = 0, num_slabs_free = 0;
1390                 unsigned long num_slabs_full;
1391
1392                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1393                 num_slabs = n->num_slabs;
1394                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1395                         active_objs += page->active;
1396                         num_slabs_partial++;
1397                 }
1398                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1399                         num_slabs_free++;
1400
1401                 free_objects += n->free_objects;
1402                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1403
1404                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1405                 active_slabs = num_slabs - num_slabs_free;
1406                 num_slabs_full = num_slabs -
1407                         (num_slabs_partial + num_slabs_free);
1408                 active_objs += (num_slabs_full * cachep->num);
1409
1410                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1411                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1412                         free_objects);
1413         }
1414 #endif
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1419  * kmem_cache_node ->list_lock.
1420  *
1421  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1422  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1423  * would be relatively rare and ignorable.
1424  */
1425 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1426                                                                 int nodeid)
1427 {
1428         struct page *page;
1429         int nr_pages;
1430
1431         flags |= cachep->allocflags;
1432         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1433                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1434
1435         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1436         if (!page) {
1437                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1438                 return NULL;
1439         }
1440
1441         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1442                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1443                 return NULL;
1444         }
1445
1446         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1447         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1448                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1449                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1450         else
1451                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1452                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1453
1454         __SetPageSlab(page);
1455         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1456         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1457                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1458
1459         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1460                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1461
1462                 if (cachep->ctor)
1463                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1464                 else
1465                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1466         }
1467
1468         return page;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Interface to system's page release.
1473  */
1474 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1475 {
1476         int order = cachep->gfporder;
1477         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1478
1479         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1480
1481         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1482                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1483                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1484         else
1485                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1486                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1487
1488         BUG_ON(!PageSlab(page));
1489         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1490         __ClearPageSlab(page);
1491         page_mapcount_reset(page);
1492         page->mapping = NULL;
1493
1494         if (current->reclaim_state)
1495                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1496         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1497         __free_pages(page, order);
1498 }
1499
1500 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1501 {
1502         struct kmem_cache *cachep;
1503         struct page *page;
1504
1505         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1506         cachep = page->slab_cache;
1507
1508         kmem_freepages(cachep, page);
1509 }
1510
1511 #if DEBUG
1512 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1513 {
1514         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1515                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1516                 return true;
1517
1518         return false;
1519 }
1520
1521 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1522 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1523                             unsigned long caller)
1524 {
1525         int size = cachep->object_size;
1526
1527         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1528
1529         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1530                 return;
1531
1532         *addr++ = 0x12345678;
1533         *addr++ = caller;
1534         *addr++ = smp_processor_id();
1535         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1536         {
1537                 unsigned long *sptr = &caller;
1538                 unsigned long svalue;
1539
1540                 while (!kstack_end(sptr)) {
1541                         svalue = *sptr++;
1542                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1543                                 *addr++ = svalue;
1544                                 size -= sizeof(unsigned long);
1545                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1546                                         break;
1547                         }
1548                 }
1549
1550         }
1551         *addr++ = 0x87654321;
1552 }
1553
1554 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1555                                 int map, unsigned long caller)
1556 {
1557         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1558                 return;
1559
1560         if (caller)
1561                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1562
1563         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1564 }
1565
1566 #else
1567 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1568                                 int map, unsigned long caller) {}
1569
1570 #endif
1571
1572 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1573 {
1574         int size = cachep->object_size;
1575         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1576
1577         memset(addr, val, size);
1578         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1579 }
1580
1581 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1582 {
1583         int i;
1584         unsigned char error = 0;
1585         int bad_count = 0;
1586
1587         pr_err("%03x: ", offset);
1588         for (i = 0; i < limit; i++) {
1589                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1590                         error = data[offset + i];
1591                         bad_count++;
1592                 }
1593         }
1594         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1595                         &data[offset], limit, 1);
1596
1597         if (bad_count == 1) {
1598                 error ^= POISON_FREE;
1599                 if (!(error & (error - 1))) {
1600                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1601 #ifdef CONFIG_X86
1602                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1603 #else
1604                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1605 #endif
1606                 }
1607         }
1608 }
1609 #endif
1610
1611 #if DEBUG
1612
1613 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1614 {
1615         int i, size;
1616         char *realobj;
1617
1618         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1619                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1620                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1621                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1622         }
1623
1624         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1625                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1626                        *dbg_userword(cachep, objp),
1627                        *dbg_userword(cachep, objp));
1628         }
1629         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1630         size = cachep->object_size;
1631         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1632                 int limit;
1633                 limit = 16;
1634                 if (i + limit > size)
1635                         limit = size - i;
1636                 dump_line(realobj, i, limit);
1637         }
1638 }
1639
1640 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1641 {
1642         char *realobj;
1643         int size, i;
1644         int lines = 0;
1645
1646         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1647                 return;
1648
1649         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1650         size = cachep->object_size;
1651
1652         for (i = 0; i < size; i++) {
1653                 char exp = POISON_FREE;
1654                 if (i == size - 1)
1655                         exp = POISON_END;
1656                 if (realobj[i] != exp) {
1657                         int limit;
1658                         /* Mismatch ! */
1659                         /* Print header */
1660                         if (lines == 0) {
1661                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1662                                        print_tainted(), cachep->name,
1663                                        realobj, size);
1664                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1665                         }
1666                         /* Hexdump the affected line */
1667                         i = (i / 16) * 16;
1668                         limit = 16;
1669                         if (i + limit > size)
1670                                 limit = size - i;
1671                         dump_line(realobj, i, limit);
1672                         i += 16;
1673                         lines++;
1674                         /* Limit to 5 lines */
1675                         if (lines > 5)
1676                                 break;
1677                 }
1678         }
1679         if (lines != 0) {
1680                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1681                  * exist:
1682                  */
1683                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1684                 unsigned int objnr;
1685
1686                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1687                 if (objnr) {
1688                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1689                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1690                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1691                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1692                 }
1693                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1694                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1695                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1696                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1697                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1698                 }
1699         }
1700 }
1701 #endif
1702
1703 #if DEBUG
1704 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1705                                                 struct page *page)
1706 {
1707         int i;
1708
1709         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1710                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1711                         POISON_FREE);
1712         }
1713
1714         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1715                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1716
1717                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1718                         check_poison_obj(cachep, objp);
1719                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1720                 }
1721                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1722                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1723                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1724                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1725                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1726                 }
1727         }
1728 }
1729 #else
1730 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1731                                                 struct page *page)
1732 {
1733 }
1734 #endif
1735
1736 /**
1737  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1738  * @cachep: cache pointer being destroyed
1739  * @page: page pointer being destroyed
1740  *
1741  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1742  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1743  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1744  */
1745 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1746 {
1747         void *freelist;
1748
1749         freelist = page->freelist;
1750         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1751         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1752                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1753         else
1754                 kmem_freepages(cachep, page);
1755
1756         /*
1757          * From now on, we don't use freelist
1758          * although actual page can be freed in rcu context
1759          */
1760         if (OFF_SLAB(cachep))
1761                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1762 }
1763
1764 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1765 {
1766         struct page *page, *n;
1767
1768         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1769                 list_del(&page->lru);
1770                 slab_destroy(cachep, page);
1771         }
1772 }
1773
1774 /**
1775  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1776  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1777  * @size: size of objects to be created in this cache.
1778  * @flags: slab allocation flags
1779  *
1780  * Also calculates the number of objects per slab.
1781  *
1782  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1783  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1784  * towards high-order requests, this should be changed.
1785  */
1786 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1787                                 size_t size, unsigned long flags)
1788 {
1789         size_t left_over = 0;
1790         int gfporder;
1791
1792         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1793                 unsigned int num;
1794                 size_t remainder;
1795
1796                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1797                 if (!num)
1798                         continue;
1799
1800                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1801                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1802                         break;
1803
1804                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1805                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1806                         size_t freelist_size;
1807
1808                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1809                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1810                         if (!freelist_cache)
1811                                 continue;
1812
1813                         /*
1814                          * Needed to avoid possible looping condition
1815                          * in cache_grow_begin()
1816                          */
1817                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1818                                 continue;
1819
1820                         /* check if off slab has enough benefit */
1821                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1822                                 continue;
1823                 }
1824
1825                 /* Found something acceptable - save it away */
1826                 cachep->num = num;
1827                 cachep->gfporder = gfporder;
1828                 left_over = remainder;
1829
1830                 /*
1831                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1832                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1833                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1834                  */
1835                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1836                         break;
1837
1838                 /*
1839                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1840                  * currently bad for the gfp()s.
1841                  */
1842                 if (gfporder >= slab_max_order)
1843                         break;
1844
1845                 /*
1846                  * Acceptable internal fragmentation?
1847                  */
1848                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1849                         break;
1850         }
1851         return left_over;
1852 }
1853
1854 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1855                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1856 {
1857         int cpu;
1858         size_t size;
1859         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1860
1861         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1862         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1863
1864         if (!cpu_cache)
1865                 return NULL;
1866
1867         for_each_possible_cpu(cpu) {
1868                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1869                                 entries, batchcount);
1870         }
1871
1872         return cpu_cache;
1873 }
1874
1875 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1876 {
1877         if (slab_state >= FULL)
1878                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1879
1880         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1881         if (!cachep->cpu_cache)
1882                 return 1;
1883
1884         if (slab_state == DOWN) {
1885                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1886                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1887         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1888                 /* For kmem_cache_node */
1889                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1890         } else {
1891                 int node;
1892
1893                 for_each_online_node(node) {
1894                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1895                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1896                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1897                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1898                 }
1899         }
1900
1901         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1902                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1903                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1904
1905         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1906         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1907         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1908         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1909         cachep->batchcount = 1;
1910         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1911         return 0;
1912 }
1913
1914 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1915         unsigned long flags, const char *name,
1916         void (*ctor)(void *))
1917 {
1918         return flags;
1919 }
1920
1921 struct kmem_cache *
1922 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1923                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1924 {
1925         struct kmem_cache *cachep;
1926
1927         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1928         if (cachep) {
1929                 cachep->refcount++;
1930
1931                 /*
1932                  * Adjust the object sizes so that we clear
1933                  * the complete object on kzalloc.
1934                  */
1935                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1936         }
1937         return cachep;
1938 }
1939
1940 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1941                         size_t size, unsigned long flags)
1942 {
1943         size_t left;
1944
1945         cachep->num = 0;
1946
1947         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1948                 return false;
1949
1950         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1951                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1952         if (!cachep->num)
1953                 return false;
1954
1955         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1956                 return false;
1957
1958         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1959
1960         return true;
1961 }
1962
1963 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1964                         size_t size, unsigned long flags)
1965 {
1966         size_t left;
1967
1968         cachep->num = 0;
1969
1970         /*
1971          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1972          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1973          */
1974         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1975                 return false;
1976
1977         /*
1978          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1979          * off-slab (should allow better packing of objs).
1980          */
1981         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1982         if (!cachep->num)
1983                 return false;
1984
1985         /*
1986          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1987          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1988          */
1989         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1990                 return false;
1991
1992         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1993
1994         return true;
1995 }
1996
1997 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1998                         size_t size, unsigned long flags)
1999 {
2000         size_t left;
2001
2002         cachep->num = 0;
2003
2004         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
2005         if (!cachep->num)
2006                 return false;
2007
2008         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2009
2010         return true;
2011 }
2012
2013 /**
2014  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2015  * @cachep: cache management descriptor
2016  * @flags: SLAB flags
2017  *
2018  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2019  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2020  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2021  *
2022  * The flags are
2023  *
2024  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2025  * to catch references to uninitialised memory.
2026  *
2027  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2028  * for buffer overruns.
2029  *
2030  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2031  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2032  * as davem.
2033  */
2034 int
2035 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2036 {
2037         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2038         gfp_t gfp;
2039         int err;
2040         size_t size = cachep->size;
2041
2042 #if DEBUG
2043 #if FORCED_DEBUG
2044         /*
2045          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2046          * large objects, if the increased size would increase the object size
2047          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2048          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2049          */
2050         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2051                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2052                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2053         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2054                 flags |= SLAB_POISON;
2055 #endif
2056 #endif
2057
2058         /*
2059          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2060          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2061          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2062          */
2063         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2064                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2065                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2066         }
2067
2068         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2069                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2070                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2071                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2072                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2073                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2074         }
2075
2076         /* 3) caller mandated alignment */
2077         if (ralign < cachep->align) {
2078                 ralign = cachep->align;
2079         }
2080         /* disable debug if necessary */
2081         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2082                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2083         /*
2084          * 4) Store it.
2085          */
2086         cachep->align = ralign;
2087         cachep->colour_off = cache_line_size();
2088         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2089         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2090                 cachep->colour_off = cachep->align;
2091
2092         if (slab_is_available())
2093                 gfp = GFP_KERNEL;
2094         else
2095                 gfp = GFP_NOWAIT;
2096
2097 #if DEBUG
2098
2099         /*
2100          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2101          * into align above.
2102          */
2103         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2104                 /* add space for red zone words */
2105                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2106                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2107         }
2108         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2109                 /* user store requires one word storage behind the end of
2110                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2111                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2112                  */
2113                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2114                         size += REDZONE_ALIGN;
2115                 else
2116                         size += BYTES_PER_WORD;
2117         }
2118 #endif
2119
2120         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2121
2122         size = ALIGN(size, cachep->align);
2123         /*
2124          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2125          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2126          */
2127         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2128                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2129
2130 #if DEBUG
2131         /*
2132          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2133          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2134          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2135          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2136          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2137          */
2138         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2139                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2140                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2141                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2142
2143                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2144                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2145                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2146                                 size = tmp_size;
2147                                 goto done;
2148                         }
2149                 }
2150         }
2151 #endif
2152
2153         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2154                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2155                 goto done;
2156         }
2157
2158         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2159                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2160                 goto done;
2161         }
2162
2163         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2164                 goto done;
2165
2166         return -E2BIG;
2167
2168 done:
2169         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2170         cachep->flags = flags;
2171         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2172         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2173                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2174         cachep->size = size;
2175         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2176
2177 #if DEBUG
2178         /*
2179          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2180          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2181          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2182          */
2183         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2184                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2185                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2186                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2187 #endif
2188
2189         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2190                 cachep->freelist_cache =
2191                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2192         }
2193
2194         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2195         if (err) {
2196                 __kmem_cache_release(cachep);
2197                 return err;
2198         }
2199
2200         return 0;
2201 }
2202
2203 #if DEBUG
2204 static void check_irq_off(void)
2205 {
2206         BUG_ON(!irqs_disabled());
2207 }
2208
2209 static void check_irq_on(void)
2210 {
2211         BUG_ON(irqs_disabled());
2212 }
2213
2214 static void check_mutex_acquired(void)
2215 {
2216         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2217 }
2218
2219 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2220 {
2221 #ifdef CONFIG_SMP
2222         check_irq_off();
2223         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2224 #endif
2225 }
2226
2227 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2228 {
2229 #ifdef CONFIG_SMP
2230         check_irq_off();
2231         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2232 #endif
2233 }
2234
2235 #else
2236 #define check_irq_off() do { } while(0)
2237 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2238 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2239 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2240 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2241 #endif
2242
2243 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2244                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2245 {
2246         int tofree;
2247
2248         if (!ac || !ac->avail)
2249                 return;
2250
2251         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2252         if (tofree > ac->avail)
2253                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2254
2255         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2256         ac->avail -= tofree;
2257         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2258 }
2259
2260 static void do_drain(void *arg)
2261 {
2262         struct kmem_cache *cachep = arg;
2263         struct array_cache *ac;
2264         int node = numa_mem_id();
2265         struct kmem_cache_node *n;
2266         LIST_HEAD(list);
2267
2268         check_irq_off();
2269         ac = cpu_cache_get(cachep);
2270         n = get_node(cachep, node);
2271         spin_lock(&n->list_lock);
2272         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2273         spin_unlock(&n->list_lock);
2274         slabs_destroy(cachep, &list);
2275         ac->avail = 0;
2276 }
2277
2278 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2279 {
2280         struct kmem_cache_node *n;
2281         int node;
2282         LIST_HEAD(list);
2283
2284         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2285         check_irq_on();
2286         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2287                 if (n->alien)
2288                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2289
2290         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2291                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2292                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2293                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2294
2295                 slabs_destroy(cachep, &list);
2296         }
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Remove slabs from the list of free slabs.
2301  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2302  *
2303  * Returns the actual number of slabs released.
2304  */
2305 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2306                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2307 {
2308         struct list_head *p;
2309         int nr_freed;
2310         struct page *page;
2311
2312         nr_freed = 0;
2313         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2314
2315                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2316                 p = n->slabs_free.prev;
2317                 if (p == &n->slabs_free) {
2318                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2319                         goto out;
2320                 }
2321
2322                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2323                 list_del(&page->lru);
2324                 n->num_slabs--;
2325                 /*
2326                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2327                  * to the cache.
2328                  */
2329                 n->free_objects -= cache->num;
2330                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2331                 slab_destroy(cache, page);
2332                 nr_freed++;
2333         }
2334 out:
2335         return nr_freed;
2336 }
2337
2338 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2339 {
2340         int ret = 0;
2341         int node;
2342         struct kmem_cache_node *n;
2343
2344         drain_cpu_caches(cachep);
2345
2346         check_irq_on();
2347         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2348                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2349
2350                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2351                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2352         }
2353         return (ret ? 1 : 0);
2354 }
2355
2356 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2357 {
2358         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2359 }
2360
2361 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2362 {
2363         int i;
2364         struct kmem_cache_node *n;
2365
2366         cache_random_seq_destroy(cachep);
2367
2368         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2369
2370         /* NUMA: free the node structures */
2371         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2372                 kfree(n->shared);
2373                 free_alien_cache(n->alien);
2374                 kfree(n);
2375                 cachep->node[i] = NULL;
2376         }
2377 }
2378
2379 /*
2380  * Get the memory for a slab management obj.
2381  *
2382  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2383  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2384  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2385  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2386  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2387  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2388  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2389  *
2390  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2391  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2392  */
2393 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2394                                    struct page *page, int colour_off,
2395                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2396 {
2397         void *freelist;
2398         void *addr = page_address(page);
2399
2400         page->s_mem = addr + colour_off;
2401         page->active = 0;
2402
2403         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2404                 freelist = NULL;
2405         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2406                 /* Slab management obj is off-slab. */
2407                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2408                                               local_flags, nodeid);
2409                 if (!freelist)
2410                         return NULL;
2411         } else {
2412                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2413                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2414                                 cachep->freelist_size;
2415         }
2416
2417         return freelist;
2418 }
2419
2420 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2421 {
2422         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2423 }
2424
2425 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2426                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2427 {
2428         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2429 }
2430
2431 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2432 {
2433 #if DEBUG
2434         int i;
2435
2436         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2437                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2438
2439                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2440                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2441
2442                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2443                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2444                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2445                 }
2446                 /*
2447                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2448                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2449                  * They must also be threaded.
2450                  */
2451                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2452                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2453                                                    objp + obj_offset(cachep));
2454                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2455                         kasan_poison_object_data(
2456                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2457                 }
2458
2459                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2460                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2461                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2462                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2463                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2464                 }
2465                 /* need to poison the objs? */
2466                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2467                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2468                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2469                 }
2470         }
2471 #endif
2472 }
2473
2474 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2475 /* Hold information during a freelist initialization */
2476 union freelist_init_state {
2477         struct {
2478                 unsigned int pos;
2479                 unsigned int *list;
2480                 unsigned int count;
2481         };
2482         struct rnd_state rnd_state;
2483 };
2484
2485 /*
2486  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2487  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2488  */
2489 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2490                                 struct kmem_cache *cachep,
2491                                 unsigned int count)
2492 {
2493         bool ret;
2494         unsigned int rand;
2495
2496         /* Use best entropy available to define a random shift */
2497         rand = get_random_int();
2498
2499         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2500         if (!cachep->random_seq) {
2501                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2502                 ret = false;
2503         } else {
2504                 state->list = cachep->random_seq;
2505                 state->count = count;
2506                 state->pos = rand % count;
2507                 ret = true;
2508         }
2509         return ret;
2510 }
2511
2512 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2513 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2514 {
2515         if (state->pos >= state->count)
2516                 state->pos = 0;
2517         return state->list[state->pos++];
2518 }
2519
2520 /* Swap two freelist entries */
2521 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2522 {
2523         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2524                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2525 }
2526
2527 /*
2528  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2529  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2530  */
2531 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2532 {
2533         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2534         union freelist_init_state state;
2535         bool precomputed;
2536
2537         if (count < 2)
2538                 return false;
2539
2540         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2541
2542         /* Take a random entry as the objfreelist */
2543         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2544                 if (!precomputed)
2545                         objfreelist = count - 1;
2546                 else
2547                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2548                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2549                                                 obj_offset(cachep);
2550                 count--;
2551         }
2552
2553         /*
2554          * On early boot, generate the list dynamically.
2555          * Later use a pre-computed list for speed.
2556          */
2557         if (!precomputed) {
2558                 for (i = 0; i < count; i++)
2559                         set_free_obj(page, i, i);
2560
2561                 /* Fisher-Yates shuffle */
2562                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2563                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2564                         rand %= (i + 1);
2565                         swap_free_obj(page, i, rand);
2566                 }
2567         } else {
2568                 for (i = 0; i < count; i++)
2569                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2570         }
2571
2572         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2573                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2574
2575         return true;
2576 }
2577 #else
2578 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2579                                 struct page *page)
2580 {
2581         return false;
2582 }
2583 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2584
2585 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2586                             struct page *page)
2587 {
2588         int i;
2589         void *objp;
2590         bool shuffled;
2591
2592         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2593
2594         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2595         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2596
2597         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2598                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2599                                                 obj_offset(cachep);
2600         }
2601
2602         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2603                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2604                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2605
2606                 /* constructor could break poison info */
2607                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2608                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2609                         cachep->ctor(objp);
2610                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2611                 }
2612
2613                 if (!shuffled)
2614                         set_free_obj(page, i, i);
2615         }
2616 }
2617
2618 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2619 {
2620         void *objp;
2621
2622         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2623         page->active++;
2624
2625 #if DEBUG
2626         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2627                 set_store_user_dirty(cachep);
2628 #endif
2629
2630         return objp;
2631 }
2632
2633 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2634                         struct page *page, void *objp)
2635 {
2636         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2637 #if DEBUG
2638         unsigned int i;
2639
2640         /* Verify double free bug */
2641         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2642                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2643                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2644                                cachep->name, objp);
2645                         BUG();
2646                 }
2647         }
2648 #endif
2649         page->active--;
2650         if (!page->freelist)
2651                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2652
2653         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2654 }
2655
2656 /*
2657  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2658  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2659  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2660  */
2661 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2662                            void *freelist)
2663 {
2664         page->slab_cache = cache;
2665         page->freelist = freelist;
2666 }
2667
2668 /*
2669  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2670  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2671  */
2672 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2673                                 gfp_t flags, int nodeid)
2674 {
2675         void *freelist;
2676         size_t offset;
2677         gfp_t local_flags;
2678         int page_node;
2679         struct kmem_cache_node *n;
2680         struct page *page;
2681
2682         /*
2683          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2684          * critical path in kmem_cache_alloc().
2685          */
2686         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2687                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2688                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2689                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2690                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2691                 dump_stack();
2692         }
2693         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2694
2695         check_irq_off();
2696         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2697                 local_irq_enable();
2698
2699         /*
2700          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2701          * 'nodeid'.
2702          */
2703         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2704         if (!page)
2705                 goto failed;
2706
2707         page_node = page_to_nid(page);
2708         n = get_node(cachep, page_node);
2709
2710         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2711         n->colour_next++;
2712         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2713                 n->colour_next = 0;
2714
2715         offset = n->colour_next;
2716         if (offset >= cachep->colour)
2717                 offset = 0;
2718
2719         offset *= cachep->colour_off;
2720
2721         /* Get slab management. */
2722         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2723                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2724         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2725                 goto opps1;
2726
2727         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2728
2729         kasan_poison_slab(page);
2730         cache_init_objs(cachep, page);
2731
2732         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2733                 local_irq_disable();
2734
2735         return page;
2736
2737 opps1:
2738         kmem_freepages(cachep, page);
2739 failed:
2740         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2741                 local_irq_disable();
2742         return NULL;
2743 }
2744
2745 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2746 {
2747         struct kmem_cache_node *n;
2748         void *list = NULL;
2749
2750         check_irq_off();
2751
2752         if (!page)
2753                 return;
2754
2755         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2756         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2757
2758         spin_lock(&n->list_lock);
2759         if (!page->active)
2760                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2761         else
2762                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2763
2764         n->num_slabs++;
2765         STATS_INC_GROWN(cachep);
2766         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2767         spin_unlock(&n->list_lock);
2768
2769         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2770 }
2771
2772 #if DEBUG
2773
2774 /*
2775  * Perform extra freeing checks:
2776  * - detect bad pointers.
2777  * - POISON/RED_ZONE checking
2778  */
2779 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2780 {
2781         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2782                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2783                        (unsigned long)objp);
2784                 BUG();
2785         }
2786 }
2787
2788 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2789 {
2790         unsigned long long redzone1, redzone2;
2791
2792         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2793         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2794
2795         /*
2796          * Redzone is ok.
2797          */
2798         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2799                 return;
2800
2801         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2802                 slab_error(cache, "double free detected");
2803         else
2804                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2805
2806         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2807                obj, redzone1, redzone2);
2808 }
2809
2810 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2811                                    unsigned long caller)
2812 {
2813         unsigned int objnr;
2814         struct page *page;
2815
2816         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2817
2818         objp -= obj_offset(cachep);
2819         kfree_debugcheck(objp);
2820         page = virt_to_head_page(objp);
2821
2822         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2823                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2824                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2825                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2826         }
2827         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2828                 set_store_user_dirty(cachep);
2829                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2830         }
2831
2832         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2833
2834         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2835         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2836
2837         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2838                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2839                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2840         }
2841         return objp;
2842 }
2843
2844 #else
2845 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2846 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2847 #endif
2848
2849 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2850                                                 void **list)
2851 {
2852 #if DEBUG
2853         void *next = *list;
2854         void *objp;
2855
2856         while (next) {
2857                 objp = next - obj_offset(cachep);
2858                 next = *(void **)next;
2859                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2860         }
2861 #endif
2862 }
2863
2864 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2865                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2866                                 void **list)
2867 {
2868         /* move slabp to correct slabp list: */
2869         list_del(&page->lru);
2870         if (page->active == cachep->num) {
2871                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2872                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2873 #if DEBUG
2874                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2875                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2876                                 void **objp = page->freelist;
2877
2878                                 *objp = *list;
2879                                 *list = objp;
2880                         }
2881 #endif
2882                         page->freelist = NULL;
2883                 }
2884         } else
2885                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2886 }
2887
2888 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2889 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2890                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2891 {
2892         if (!page)
2893                 return NULL;
2894
2895         if (pfmemalloc)
2896                 return page;
2897
2898         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2899                 return page;
2900
2901         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2902         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2903                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2904                 return page;
2905         }
2906
2907         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2908         list_del(&page->lru);
2909         if (!page->active)
2910                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2911         else
2912                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2913
2914         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2915                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2916                         return page;
2917         }
2918
2919         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2920                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2921                         return page;
2922         }
2923
2924         return NULL;
2925 }
2926
2927 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2928 {
2929         struct page *page;
2930
2931         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2932                         struct page, lru);
2933         if (!page) {
2934                 n->free_touched = 1;
2935                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2936                                 struct page, lru);
2937         }
2938
2939         if (sk_memalloc_socks())
2940                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2941
2942         return page;
2943 }
2944
2945 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2946                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2947 {
2948         struct page *page;
2949         void *obj;
2950         void *list = NULL;
2951
2952         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2953                 return NULL;
2954
2955         spin_lock(&n->list_lock);
2956         page = get_first_slab(n, true);
2957         if (!page) {
2958                 spin_unlock(&n->list_lock);
2959                 return NULL;
2960         }
2961
2962         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2963         n->free_objects--;
2964
2965         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2966
2967         spin_unlock(&n->list_lock);
2968         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2969
2970         return obj;
2971 }
2972
2973 /*
2974  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2975  * or cache_grow_end() for new slab
2976  */
2977 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2978                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2979 {
2980         /*
2981          * There must be at least one object available for
2982          * allocation.
2983          */
2984         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2985
2986         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2987                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2988                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2989                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2990
2991                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2992         }
2993
2994         return batchcount;
2995 }
2996
2997 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2998 {
2999         int batchcount;
3000         struct kmem_cache_node *n;
3001         struct array_cache *ac, *shared;
3002         int node;
3003         void *list = NULL;
3004         struct page *page;
3005
3006         check_irq_off();
3007         node = numa_mem_id();
3008
3009         ac = cpu_cache_get(cachep);
3010         batchcount = ac->batchcount;
3011         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3012                 /*
3013                  * If there was little recent activity on this cache, then
3014                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3015                  * refill bouncing.
3016                  */
3017                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3018         }
3019         n = get_node(cachep, node);
3020
3021         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3022         shared = READ_ONCE(n->shared);
3023         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3024                 goto direct_grow;
3025
3026         spin_lock(&n->list_lock);
3027         shared = READ_ONCE(n->shared);
3028
3029         /* See if we can refill from the shared array */
3030         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3031                 shared->touched = 1;
3032                 goto alloc_done;
3033         }
3034
3035         while (batchcount > 0) {
3036                 /* Get slab alloc is to come from. */
3037                 page = get_first_slab(n, false);
3038                 if (!page)
3039                         goto must_grow;
3040
3041                 check_spinlock_acquired(cachep);
3042
3043                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3044                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3045         }
3046
3047 must_grow:
3048         n->free_objects -= ac->avail;
3049 alloc_done:
3050         spin_unlock(&n->list_lock);
3051         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3052
3053 direct_grow:
3054         if (unlikely(!ac->avail)) {
3055                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3056                 if (sk_memalloc_socks()) {
3057                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3058
3059                         if (obj)
3060                                 return obj;
3061                 }
3062
3063                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3064
3065                 /*
3066                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3067                  * then ac could change.
3068                  */
3069                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3070                 if (!ac->avail && page)
3071                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3072                 cache_grow_end(cachep, page);
3073
3074                 if (!ac->avail)
3075                         return NULL;
3076         }
3077         ac->touched = 1;
3078
3079         return ac->entry[--ac->avail];
3080 }
3081
3082 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3083                                                 gfp_t flags)
3084 {
3085         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3086 }
3087
3088 #if DEBUG
3089 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3090                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3091 {
3092         if (!objp)
3093                 return objp;
3094         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3095                 check_poison_obj(cachep, objp);
3096                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3097                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3098         }
3099         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3100                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3101
3102         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3103                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3104                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3105                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3106                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3107                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3108                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3109                 }
3110                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3111                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3112         }
3113
3114         objp += obj_offset(cachep);
3115         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3116                 cachep->ctor(objp);
3117         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3118             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3119                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3120                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3121         }
3122         return objp;
3123 }
3124 #else
3125 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3126 #endif
3127
3128 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3129 {
3130         void *objp;
3131         struct array_cache *ac;
3132
3133         check_irq_off();
3134
3135         ac = cpu_cache_get(cachep);
3136         if (likely(ac->avail)) {
3137                 ac->touched = 1;
3138                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3139
3140                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3141                 goto out;
3142         }
3143
3144         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3145         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3146         /*
3147          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3148          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3149          */
3150         ac = cpu_cache_get(cachep);
3151
3152 out:
3153         /*
3154          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3155          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3156          * treat the array pointers as a reference to the object.
3157          */
3158         if (objp)
3159                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3160         return objp;
3161 }
3162
3163 #ifdef CONFIG_NUMA
3164 /*
3165  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3166  *
3167  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3168  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3169  */
3170 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3171 {
3172         int nid_alloc, nid_here;
3173
3174         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3175                 return NULL;
3176         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3177         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3178                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3179         else if (current->mempolicy)
3180                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3181         if (nid_alloc != nid_here)
3182                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3183         return NULL;
3184 }
3185
3186 /*
3187  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3188  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3189  * available node for available objects. If that fails then we
3190  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3191  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3192  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3193  */
3194 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3195 {
3196         struct zonelist *zonelist;
3197         struct zoneref *z;
3198         struct zone *zone;
3199         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3200         void *obj = NULL;
3201         struct page *page;
3202         int nid;
3203         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3204
3205         if (flags & __GFP_THISNODE)
3206                 return NULL;
3207
3208 retry_cpuset:
3209         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3210         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3211
3212 retry:
3213         /*
3214          * Look through allowed nodes for objects available
3215          * from existing per node queues.
3216          */
3217         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3218                 nid = zone_to_nid(zone);
3219
3220                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3221                         get_node(cache, nid) &&
3222                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3223                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3224                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3225                                 if (obj)
3226                                         break;
3227                 }
3228         }
3229
3230         if (!obj) {
3231                 /*
3232                  * This allocation will be performed within the constraints
3233                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3234                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3235                  * set and go into memory reserves if necessary.
3236                  */
3237                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3238                 cache_grow_end(cache, page);
3239                 if (page) {
3240                         nid = page_to_nid(page);
3241                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3242                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3243
3244                         /*
3245                          * Another processor may allocate the objects in
3246                          * the slab since we are not holding any locks.
3247                          */
3248                         if (!obj)
3249                                 goto retry;
3250                 }
3251         }
3252
3253         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3254                 goto retry_cpuset;
3255         return obj;
3256 }
3257
3258 /*
3259  * A interface to enable slab creation on nodeid
3260  */
3261 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3262                                 int nodeid)
3263 {
3264         struct page *page;
3265         struct kmem_cache_node *n;
3266         void *obj = NULL;
3267         void *list = NULL;
3268
3269         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3270         n = get_node(cachep, nodeid);
3271         BUG_ON(!n);
3272
3273         check_irq_off();
3274         spin_lock(&n->list_lock);
3275         page = get_first_slab(n, false);
3276         if (!page)
3277                 goto must_grow;
3278
3279         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3280
3281         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3282         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3283         STATS_SET_HIGH(cachep);
3284
3285         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3286
3287         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3288         n->free_objects--;
3289
3290         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3291
3292         spin_unlock(&n->list_lock);
3293         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3294         return obj;
3295
3296 must_grow:
3297         spin_unlock(&n->list_lock);
3298         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3299         if (page) {
3300                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3301                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3302         }
3303         cache_grow_end(cachep, page);
3304
3305         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3306 }
3307
3308 static __always_inline void *
3309 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3310                    unsigned long caller)
3311 {
3312         unsigned long save_flags;
3313         void *ptr;
3314         int slab_node = numa_mem_id();
3315
3316         flags &= gfp_allowed_mask;
3317         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3318         if (unlikely(!cachep))
3319                 return NULL;
3320
3321         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3322         local_irq_save(save_flags);
3323
3324         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3325                 nodeid = slab_node;
3326
3327         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3328                 /* Node not bootstrapped yet */
3329                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3330                 goto out;
3331         }
3332
3333         if (nodeid == slab_node) {
3334                 /*
3335                  * Use the locally cached objects if possible.
3336                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3337                  * to other nodes. It may fail while we still have
3338                  * objects on other nodes available.
3339                  */
3340                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3341                 if (ptr)
3342                         goto out;
3343         }
3344         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3345         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3346   out:
3347         local_irq_restore(save_flags);
3348         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3349
3350         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3351                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3352
3353         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3354         return ptr;
3355 }
3356
3357 static __always_inline void *
3358 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3359 {
3360         void *objp;
3361
3362         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3363                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3364                 if (objp)
3365                         goto out;
3366         }
3367         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3368
3369         /*
3370          * We may just have run out of memory on the local node.
3371          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3372          */
3373         if (!objp)
3374                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3375
3376   out:
3377         return objp;
3378 }
3379 #else
3380
3381 static __always_inline void *
3382 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3383 {
3384         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3385 }
3386
3387 #endif /* CONFIG_NUMA */
3388
3389 static __always_inline void *
3390 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3391 {
3392         unsigned long save_flags;
3393         void *objp;
3394
3395         flags &= gfp_allowed_mask;
3396         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3397         if (unlikely(!cachep))
3398                 return NULL;
3399
3400         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3401         local_irq_save(save_flags);
3402         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3403         local_irq_restore(save_flags);
3404         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3405         prefetchw(objp);
3406
3407         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3408                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3409
3410         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3411         return objp;
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3416  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3417  */
3418 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3419                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3420 {
3421         int i;
3422         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3423         struct page *page;
3424
3425         n->free_objects += nr_objects;
3426
3427         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3428                 void *objp;
3429                 struct page *page;
3430
3431                 objp = objpp[i];
3432
3433                 page = virt_to_head_page(objp);
3434                 list_del(&page->lru);
3435                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3436                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3437                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3438
3439                 /* fixup slab chains */
3440                 if (page->active == 0)
3441                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3442                 else {
3443                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3444                          * partial list on free - maximum time for the
3445                          * other objects to be freed, too.
3446                          */
3447                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3448                 }
3449         }
3450
3451         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3452                 n->free_objects -= cachep->num;
3453
3454                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3455                 list_move(&page->lru, list);
3456                 n->num_slabs--;
3457         }
3458 }
3459
3460 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3461 {
3462         int batchcount;
3463         struct kmem_cache_node *n;
3464         int node = numa_mem_id();
3465         LIST_HEAD(list);
3466
3467         batchcount = ac->batchcount;
3468
3469         check_irq_off();
3470         n = get_node(cachep, node);
3471         spin_lock(&n->list_lock);
3472         if (n->shared) {
3473                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3474                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3475                 if (max) {
3476                         if (batchcount > max)
3477                                 batchcount = max;
3478                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3479                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3480                         shared_array->avail += batchcount;
3481                         goto free_done;
3482                 }
3483         }
3484
3485         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3486 free_done:
3487 #if STATS
3488         {
3489                 int i = 0;
3490                 struct page *page;
3491
3492                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3493                         BUG_ON(page->active);
3494
3495                         i++;
3496                 }
3497                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3498         }
3499 #endif
3500         spin_unlock(&n->list_lock);
3501         slabs_destroy(cachep, &list);
3502         ac->avail -= batchcount;
3503         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3504 }
3505
3506 /*
3507  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3508  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3509  */
3510 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3511                                 unsigned long caller)
3512 {
3513         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3514         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3515                 return;
3516
3517         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3518 }
3519
3520 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3521                 unsigned long caller)
3522 {
3523         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3524
3525         check_irq_off();
3526         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3527         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3528
3529         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3530
3531         /*
3532          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3533          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3534          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3535          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3536          * the cache.
3537          */
3538         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3539                 return;
3540
3541         if (ac->avail < ac->limit) {
3542                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3543         } else {
3544                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3545                 cache_flusharray(cachep, ac);
3546         }
3547
3548         if (sk_memalloc_socks()) {
3549                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3550
3551                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3552                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3553                         return;
3554                 }
3555         }
3556
3557         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3558 }
3559
3560 /**
3561  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3562  * @cachep: The cache to allocate from.
3563  * @flags: See kmalloc().
3564  *
3565  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3566  * if the cache has no available objects.
3567  */
3568 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3569 {
3570         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3571
3572         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3573         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3574                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3575
3576         return ret;
3577 }
3578 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3579
3580 static __always_inline void
3581 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3582                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3583 {
3584         size_t i;
3585
3586         for (i = 0; i < size; i++)
3587                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3588 }
3589
3590 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3591                           void **p)
3592 {
3593         size_t i;
3594
3595         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3596         if (!s)
3597                 return 0;
3598
3599         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3600
3601         local_irq_disable();
3602         for (i = 0; i < size; i++) {
3603                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3604
3605                 if (unlikely(!objp))
3606                         goto error;
3607                 p[i] = objp;
3608         }
3609         local_irq_enable();
3610
3611         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3612
3613         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3614         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3615                 for (i = 0; i < size; i++)
3616                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3617
3618         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3619         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3620         return size;
3621 error:
3622         local_irq_enable();
3623         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3624         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3625         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3626         return 0;
3627 }
3628 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3629
3630 #ifdef CONFIG_TRACING
3631 void *
3632 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3633 {
3634         void *ret;
3635
3636         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3637
3638         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3639         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3640                       size, cachep->size, flags);
3641         return ret;
3642 }
3643 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3644 #endif
3645
3646 #ifdef CONFIG_NUMA
3647 /**
3648  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3649  * @cachep: The cache to allocate from.
3650  * @flags: See kmalloc().
3651  * @nodeid: node number of the target node.
3652  *
3653  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3654  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3655  *
3656  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3657  */
3658 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3659 {
3660         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3661
3662         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3663         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3664                                     cachep->object_size, cachep->size,
3665                                     flags, nodeid);
3666
3667         return ret;
3668 }
3669 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3670
3671 #ifdef CONFIG_TRACING
3672 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3673                                   gfp_t flags,
3674                                   int nodeid,
3675                                   size_t size)
3676 {
3677         void *ret;
3678
3679         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3680
3681         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3682         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3683                            size, cachep->size,
3684                            flags, nodeid);
3685         return ret;
3686 }
3687 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3688 #endif
3689
3690 static __always_inline void *
3691 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3692 {
3693         struct kmem_cache *cachep;
3694         void *ret;
3695
3696         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3697                 return NULL;
3698         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3699         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3700                 return cachep;
3701         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3702         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3703
3704         return ret;
3705 }
3706
3707 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3708 {
3709         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3710 }
3711 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3712
3713 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3714                 int node, unsigned long caller)
3715 {
3716         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3717 }
3718 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3719 #endif /* CONFIG_NUMA */
3720
3721 /**
3722  * __do_kmalloc - allocate memory
3723  * @size: how many bytes of memory are required.
3724  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3725  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3726  */
3727 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3728                                           unsigned long caller)
3729 {
3730         struct kmem_cache *cachep;
3731         void *ret;
3732
3733         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3734                 return NULL;
3735         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3736         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3737                 return cachep;
3738         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3739
3740         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3741         trace_kmalloc(caller, ret,
3742                       size, cachep->size, flags);
3743
3744         return ret;
3745 }
3746
3747 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3748 {
3749         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3750 }
3751 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3752
3753 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3754 {
3755         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3756 }
3757 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3758
3759 /**
3760  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3761  * @cachep: The cache the allocation was from.
3762  * @objp: The previously allocated object.
3763  *
3764  * Free an object which was previously allocated from this
3765  * cache.
3766  */
3767 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3768 {
3769         unsigned long flags;
3770         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3771         if (!cachep)
3772                 return;
3773
3774         local_irq_save(flags);
3775         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3776         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3777                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3778         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3779         local_irq_restore(flags);
3780
3781         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3782 }
3783 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3784
3785 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3786 {
3787         struct kmem_cache *s;
3788         size_t i;
3789
3790         local_irq_disable();
3791         for (i = 0; i < size; i++) {
3792                 void *objp = p[i];
3793
3794                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3795                         s = virt_to_cache(objp);
3796                 else
3797                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3798
3799                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3800                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3801                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3802
3803                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3804         }
3805         local_irq_enable();
3806
3807         /* FIXME: add tracing */
3808 }
3809 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3810
3811 /**
3812  * kfree - free previously allocated memory
3813  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3814  *
3815  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3816  *
3817  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3818  * or you will run into trouble.
3819  */
3820 void kfree(const void *objp)
3821 {
3822         struct kmem_cache *c;
3823         unsigned long flags;
3824
3825         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3826
3827         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3828                 return;
3829         local_irq_save(flags);
3830         kfree_debugcheck(objp);
3831         c = virt_to_cache(objp);
3832         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3833
3834         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3835         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3836         local_irq_restore(flags);
3837 }
3838 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3839
3840 /*
3841  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3842  */
3843 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3844 {
3845         int ret;
3846         int node;
3847         struct kmem_cache_node *n;
3848
3849         for_each_online_node(node) {
3850                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3851                 if (ret)
3852                         goto fail;
3853
3854         }
3855
3856         return 0;
3857
3858 fail:
3859         if (!cachep->list.next) {
3860                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3861                 node--;
3862                 while (node >= 0) {
3863                         n = get_node(cachep, node);
3864                         if (n) {
3865                                 kfree(n->shared);
3866                                 free_alien_cache(n->alien);
3867                                 kfree(n);
3868                                 cachep->node[node] = NULL;
3869                         }
3870                         node--;
3871                 }
3872         }
3873         return -ENOMEM;
3874 }
3875
3876 /* Always called with the slab_mutex held */
3877 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3878                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3879 {
3880         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3881         int cpu;
3882
3883         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3884         if (!cpu_cache)
3885                 return -ENOMEM;
3886
3887         prev = cachep->cpu_cache;
3888         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3889         kick_all_cpus_sync();
3890
3891         check_irq_on();
3892         cachep->batchcount = batchcount;
3893         cachep->limit = limit;
3894         cachep->shared = shared;
3895
3896         if (!prev)
3897                 goto setup_node;
3898
3899         for_each_online_cpu(cpu) {
3900                 LIST_HEAD(list);
3901                 int node;
3902                 struct kmem_cache_node *n;
3903                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3904
3905                 node = cpu_to_mem(cpu);
3906                 n = get_node(cachep, node);
3907                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3908                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3909                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3910                 slabs_destroy(cachep, &list);
3911         }
3912         free_percpu(prev);
3913
3914 setup_node:
3915         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3916 }
3917
3918 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3919                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3920 {
3921         int ret;
3922         struct kmem_cache *c;
3923
3924         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3925
3926         if (slab_state < FULL)
3927                 return ret;
3928
3929         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3930                 return ret;
3931
3932         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3933         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3934                 /* return value determined by the root cache only */
3935                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3936         }
3937
3938         return ret;
3939 }
3940
3941 /* Called with slab_mutex held always */
3942 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3943 {
3944         int err;
3945         int limit = 0;
3946         int shared = 0;
3947         int batchcount = 0;
3948
3949         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3950         if (err)
3951                 goto end;
3952
3953         if (!is_root_cache(cachep)) {
3954                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3955                 limit = root->limit;
3956                 shared = root->shared;
3957                 batchcount = root->batchcount;
3958         }
3959
3960         if (limit && shared && batchcount)
3961                 goto skip_setup;
3962         /*
3963          * The head array serves three purposes:
3964          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3965          * - reduce the number of spinlock operations.
3966          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3967          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3968          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3969          * Bonwick.
3970          */
3971         if (cachep->size > 131072)
3972                 limit = 1;
3973         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3974                 limit = 8;
3975         else if (cachep->size > 1024)
3976                 limit = 24;
3977         else if (cachep->size > 256)
3978                 limit = 54;
3979         else
3980                 limit = 120;
3981
3982         /*
3983          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3984          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3985          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3986          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3987          * replaces Bonwick's magazine layer.
3988          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3989          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3990          */
3991         shared = 0;
3992         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3993                 shared = 8;
3994
3995 #if DEBUG
3996         /*
3997          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3998          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3999          */
4000         if (limit > 32)
4001                 limit = 32;
4002 #endif
4003         batchcount = (limit + 1) / 2;
4004 skip_setup:
4005         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4006 end:
4007         if (err)
4008                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4009                        cachep->name, -err);
4010         return err;
4011 }
4012
4013 /*
4014  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4015  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4016  * if drain_array() is used on the shared array.
4017  */
4018 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4019                          struct array_cache *ac, int node)
4020 {
4021         LIST_HEAD(list);
4022
4023         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4024         check_mutex_acquired();
4025
4026         if (!ac || !ac->avail)
4027                 return;
4028
4029         if (ac->touched) {
4030                 ac->touched = 0;
4031                 return;
4032         }
4033
4034         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4035         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4036         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4037
4038         slabs_destroy(cachep, &list);
4039 }
4040
4041 /**
4042  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4043  * @w: work descriptor
4044  *
4045  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4046  * Purpose:
4047  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4048  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4049  *
4050  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4051  * again on the next iteration.
4052  */
4053 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4054 {
4055         struct kmem_cache *searchp;
4056         struct kmem_cache_node *n;
4057         int node = numa_mem_id();
4058         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4059
4060         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4061                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4062                 goto out;
4063
4064         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4065                 check_irq_on();
4066
4067                 /*
4068                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4069                  * have established with reasonable certainty that
4070                  * we can do some work if the lock was obtained.
4071                  */
4072                 n = get_node(searchp, node);
4073
4074                 reap_alien(searchp, n);
4075
4076                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4077
4078                 /*
4079                  * These are racy checks but it does not matter
4080                  * if we skip one check or scan twice.
4081                  */
4082                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4083                         goto next;
4084
4085                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4086
4087                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4088
4089                 if (n->free_touched)
4090                         n->free_touched = 0;
4091                 else {
4092                         int freed;
4093
4094                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4095                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4096                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4097                 }
4098 next:
4099                 cond_resched();
4100         }
4101         check_irq_on();
4102         mutex_unlock(&slab_mutex);
4103         next_reap_node();
4104 out:
4105         /* Set up the next iteration */
4106         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4107                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4108 }
4109
4110 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4111 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4112 {
4113         struct page *page;
4114         unsigned long active_objs;
4115         unsigned long num_objs;
4116         unsigned long active_slabs = 0;
4117         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4118         unsigned long num_slabs_partial = 0, num_slabs_free = 0;
4119         unsigned long num_slabs_full = 0;
4120         const char *name;
4121         char *error = NULL;
4122         int node;
4123         struct kmem_cache_node *n;
4124
4125         active_objs = 0;
4126         num_slabs = 0;
4127         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4128
4129                 check_irq_on();
4130                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4131
4132                 num_slabs += n->num_slabs;
4133
4134                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4135                         if (page->active == cachep->num && !error)
4136                                 error = "slabs_partial accounting error";
4137                         if (!page->active && !error)
4138                                 error = "slabs_partial accounting error";
4139                         active_objs += page->active;
4140                         num_slabs_partial++;
4141                 }
4142
4143                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4144                         if (page->active && !error)
4145                                 error = "slabs_free accounting error";
4146                         num_slabs_free++;
4147                 }
4148
4149                 free_objects += n->free_objects;
4150                 if (n->shared)
4151                         shared_avail += n->shared->avail;
4152
4153                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4154         }
4155         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4156         active_slabs = num_slabs - num_slabs_free;
4157         num_slabs_full = num_slabs - (num_slabs_partial + num_slabs_free);
4158         active_objs += (num_slabs_full * cachep->num);
4159
4160         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4161                 error = "free_objects accounting error";
4162
4163         name = cachep->name;
4164         if (error)
4165                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4166
4167         sinfo->active_objs = active_objs;
4168         sinfo->num_objs = num_objs;
4169         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4170         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4171         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4172         sinfo->limit = cachep->limit;
4173         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4174         sinfo->shared = cachep->shared;
4175         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4176         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4177 }
4178
4179 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4180 {
4181 #if STATS
4182         {                       /* node stats */
4183                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4184                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4185                 unsigned long grown = cachep->grown;
4186                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4187                 unsigned long errors = cachep->errors;
4188                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4189                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4190                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4191                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4192
4193                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4194                            allocs, high, grown,
4195                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4196                            node_frees, overflows);
4197         }
4198         /* cpu stats */
4199         {
4200                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4201                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4202                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4203                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4204
4205                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4206                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4207         }
4208 #endif
4209 }
4210
4211 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4212 /**
4213  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4214  * @file: unused
4215  * @buffer: user buffer
4216  * @count: data length
4217  * @ppos: unused
4218  */
4219 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4220                        size_t count, loff_t *ppos)
4221 {
4222         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4223         int limit, batchcount, shared, res;
4224         struct kmem_cache *cachep;
4225
4226         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4227                 return -EINVAL;
4228         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4229                 return -EFAULT;
4230         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4231
4232         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4233         if (!tmp)
4234                 return -EINVAL;
4235         *tmp = '\0';
4236         tmp++;
4237         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4238                 return -EINVAL;
4239
4240         /* Find the cache in the chain of caches. */
4241         mutex_lock(&slab_mutex);
4242         res = -EINVAL;
4243         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4244                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4245                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4246                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4247                                 res = 0;
4248                         } else {
4249                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4250                                                        batchcount, shared,
4251                                                        GFP_KERNEL);
4252                         }
4253                         break;
4254                 }
4255         }
4256         mutex_unlock(&slab_mutex);
4257         if (res >= 0)
4258                 res = count;
4259         return res;
4260 }
4261
4262 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4263
4264 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4265 {
4266         unsigned long *p;
4267         int l;
4268         if (!v)
4269                 return 1;
4270         l = n[1];
4271         p = n + 2;
4272         while (l) {
4273                 int i = l/2;
4274                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4275                 if (*q == v) {
4276                         q[1]++;
4277                         return 1;
4278                 }
4279                 if (*q > v) {
4280                         l = i;
4281                 } else {
4282                         p = q + 2;
4283                         l -= i + 1;
4284                 }
4285         }
4286         if (++n[1] == n[0])
4287                 return 0;
4288         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4289         p[0] = v;
4290         p[1] = 1;
4291         return 1;
4292 }
4293
4294 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4295                                                 struct page *page)
4296 {
4297         void *p;
4298         int i, j;
4299         unsigned long v;
4300
4301         if (n[0] == n[1])
4302                 return;
4303         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4304                 bool active = true;
4305
4306                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4307                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4308                                 active = false;
4309                                 break;
4310                         }
4311                 }
4312
4313                 if (!active)
4314                         continue;
4315
4316                 /*
4317                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4318                  * mapping is established when actual object allocation and
4319                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4320                  * cache.
4321                  */
4322                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4323                         continue;
4324
4325                 if (!add_caller(n, v))
4326                         return;
4327         }
4328 }
4329
4330 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4331 {
4332 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4333         unsigned long offset, size;
4334         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4335
4336         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4337                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4338                 if (modname[0])
4339                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4340                 return;
4341         }
4342 #endif
4343         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4344 }
4345
4346 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4347 {
4348         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4349         struct page *page;
4350         struct kmem_cache_node *n;
4351         const char *name;
4352         unsigned long *x = m->private;
4353         int node;
4354         int i;
4355
4356         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4357                 return 0;
4358         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4359                 return 0;
4360
4361         /*
4362          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4363          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4364          * during the processing, information would be wrong so restart
4365          * whole processing.
4366          */
4367         do {
4368                 drain_cpu_caches(cachep);
4369                 /*
4370                  * drain_cpu_caches() could make kmemleak_object and
4371                  * debug_objects_cache dirty, so reset afterwards.
4372                  */
4373                 set_store_user_clean(cachep);
4374
4375                 x[1] = 0;
4376
4377                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4378
4379                         check_irq_on();
4380                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4381
4382                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4383                                 handle_slab(x, cachep, page);
4384                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4385                                 handle_slab(x, cachep, page);
4386                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4387                 }
4388         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4389
4390         name = cachep->name;
4391         if (x[0] == x[1]) {
4392                 /* Increase the buffer size */
4393                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4394                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4395                 if (!m->private) {
4396                         /* Too bad, we are really out */
4397                         m->private = x;
4398                         mutex_lock(&slab_mutex);
4399                         return -ENOMEM;
4400                 }
4401                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4402                 kfree(x);
4403                 mutex_lock(&slab_mutex);
4404                 /* Now make sure this entry will be retried */
4405                 m->count = m->size;
4406                 return 0;
4407         }
4408         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4409                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4410                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4411                 seq_putc(m, '\n');
4412         }
4413
4414         return 0;
4415 }
4416
4417 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4418         .start = slab_start,
4419         .next = slab_next,
4420         .stop = slab_stop,
4421         .show = leaks_show,
4422 };
4423
4424 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4425 {
4426         unsigned long *n;
4427
4428         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4429         if (!n)
4430                 return -ENOMEM;
4431
4432         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4433
4434         return 0;
4435 }
4436
4437 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4438         .open           = slabstats_open,
4439         .read           = seq_read,
4440         .llseek         = seq_lseek,
4441         .release        = seq_release_private,
4442 };
4443 #endif
4444
4445 static int __init slab_proc_init(void)
4446 {
4447 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4448         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4449 #endif
4450         return 0;
4451 }
4452 module_init(slab_proc_init);
4453 #endif
4454
4455 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4456 /*
4457  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4458  *
4459  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4460  * to indicate an error.
4461  */
4462 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4463                                 struct page *page)
4464 {
4465         struct kmem_cache *cachep;
4466         unsigned int objnr;
4467         unsigned long offset;
4468
4469         /* Find and validate object. */
4470         cachep = page->slab_cache;
4471         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4472         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4473
4474         /* Find offset within object. */
4475         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4476
4477         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4478         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4479                 return NULL;
4480
4481         return cachep->name;
4482 }
4483 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4484
4485 /**
4486  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4487  * @objp: Pointer to the object
4488  *
4489  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4490  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4491  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4492  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4493  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4494  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4495  * must not be freed during the duration of the call.
4496  */
4497 size_t ksize(const void *objp)
4498 {
4499         size_t size;
4500
4501         BUG_ON(!objp);
4502         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4503                 return 0;
4504
4505         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4506         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4507          * so we need to unpoison this area.
4508          */
4509         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4510
4511         return size;
4512 }
4513 EXPORT_SYMBOL(ksize);