GNU Linux-libre 4.14.290-gnu1
[releases.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 /*
410  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
411  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
412  *   we can replace (offset / cache->size) by
413  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
414  */
415 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
416                                         const struct page *page, void *obj)
417 {
418         u32 offset = (obj - page->s_mem);
419         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
420 }
421
422 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
423 /* internal cache of cache description objs */
424 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
425         .batchcount = 1,
426         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
427         .shared = 1,
428         .size = sizeof(struct kmem_cache),
429         .name = "kmem_cache",
430 };
431
432 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
433
434 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
435 {
436         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
437 }
438
439 /*
440  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
441  */
442 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
443                 unsigned long flags, size_t *left_over)
444 {
445         unsigned int num;
446         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
447
448         /*
449          * The slab management structure can be either off the slab or
450          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
451          * slab is used for:
452          *
453          * - @buffer_size bytes for each object
454          * - One freelist_idx_t for each object
455          *
456          * We don't need to consider alignment of freelist because
457          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
458          * at the correct alignment.
459          *
460          * If the slab management structure is off the slab, then the
461          * alignment will already be calculated into the size. Because
462          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
463          * correct alignment when allocated.
464          */
465         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
466                 num = slab_size / buffer_size;
467                 *left_over = slab_size % buffer_size;
468         } else {
469                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
470                 *left_over = slab_size %
471                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
472         }
473
474         return num;
475 }
476
477 #if DEBUG
478 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
479
480 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
481                         char *msg)
482 {
483         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
484                function, cachep->name, msg);
485         dump_stack();
486         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
487 }
488 #endif
489
490 /*
491  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
492  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
493  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
494  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
495  * line
496   */
497
498 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
499 static int __init noaliencache_setup(char *s)
500 {
501         use_alien_caches = 0;
502         return 1;
503 }
504 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
505
506 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
507 {
508         get_option(&str, &slab_max_order);
509         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
510                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
511         slab_max_order_set = true;
512
513         return 1;
514 }
515 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
516
517 #ifdef CONFIG_NUMA
518 /*
519  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
520  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
521  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
522  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
523  */
524 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
525
526 static void init_reap_node(int cpu)
527 {
528         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
529                                                     node_online_map);
530 }
531
532 static void next_reap_node(void)
533 {
534         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
535
536         node = next_node_in(node, node_online_map);
537         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
538 }
539
540 #else
541 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
542 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
543 #endif
544
545 /*
546  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
547  * via the workqueue/eventd.
548  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
549  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
550  * lock.
551  */
552 static void start_cpu_timer(int cpu)
553 {
554         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
555
556         if (reap_work->work.func == NULL) {
557                 init_reap_node(cpu);
558                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
559                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
560                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
561         }
562 }
563
564 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
565 {
566         if (ac) {
567                 ac->avail = 0;
568                 ac->limit = limit;
569                 ac->batchcount = batch;
570                 ac->touched = 0;
571         }
572 }
573
574 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
575                                             int batchcount, gfp_t gfp)
576 {
577         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
578         struct array_cache *ac = NULL;
579
580         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
581         /*
582          * The array_cache structures contain pointers to free object.
583          * However, when such objects are allocated or transferred to another
584          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
585          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
586          * not scan such objects.
587          */
588         kmemleak_no_scan(ac);
589         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
590         return ac;
591 }
592
593 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
594                                         struct page *page, void *objp)
595 {
596         struct kmem_cache_node *n;
597         int page_node;
598         LIST_HEAD(list);
599
600         page_node = page_to_nid(page);
601         n = get_node(cachep, page_node);
602
603         spin_lock(&n->list_lock);
604         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
605         spin_unlock(&n->list_lock);
606
607         slabs_destroy(cachep, &list);
608 }
609
610 /*
611  * Transfer objects in one arraycache to another.
612  * Locking must be handled by the caller.
613  *
614  * Return the number of entries transferred.
615  */
616 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
617                 struct array_cache *from, unsigned int max)
618 {
619         /* Figure out how many entries to transfer */
620         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
621
622         if (!nr)
623                 return 0;
624
625         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
626                         sizeof(void *) *nr);
627
628         from->avail -= nr;
629         to->avail += nr;
630         return nr;
631 }
632
633 #ifndef CONFIG_NUMA
634
635 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
636 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
637
638 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
639                                                 int limit, gfp_t gfp)
640 {
641         return NULL;
642 }
643
644 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
645 {
646 }
647
648 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
649 {
650         return 0;
651 }
652
653 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
654                 gfp_t flags)
655 {
656         return NULL;
657 }
658
659 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
660                  gfp_t flags, int nodeid)
661 {
662         return NULL;
663 }
664
665 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
666 {
667         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
668 }
669
670 #else   /* CONFIG_NUMA */
671
672 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
673 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
674
675 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
676                                                 int batch, gfp_t gfp)
677 {
678         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
679         struct alien_cache *alc = NULL;
680
681         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
682         if (alc) {
683                 kmemleak_no_scan(alc);
684                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
685                 spin_lock_init(&alc->lock);
686         }
687         return alc;
688 }
689
690 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
691 {
692         struct alien_cache **alc_ptr;
693         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
694         int i;
695
696         if (limit > 1)
697                 limit = 12;
698         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
699         if (!alc_ptr)
700                 return NULL;
701
702         for_each_node(i) {
703                 if (i == node || !node_online(i))
704                         continue;
705                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
706                 if (!alc_ptr[i]) {
707                         for (i--; i >= 0; i--)
708                                 kfree(alc_ptr[i]);
709                         kfree(alc_ptr);
710                         return NULL;
711                 }
712         }
713         return alc_ptr;
714 }
715
716 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
717 {
718         int i;
719
720         if (!alc_ptr)
721                 return;
722         for_each_node(i)
723             kfree(alc_ptr[i]);
724         kfree(alc_ptr);
725 }
726
727 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
728                                 struct array_cache *ac, int node,
729                                 struct list_head *list)
730 {
731         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
732
733         if (ac->avail) {
734                 spin_lock(&n->list_lock);
735                 /*
736                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
737                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
738                  * into the free lists and getting them back later.
739                  */
740                 if (n->shared)
741                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
742
743                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
744                 ac->avail = 0;
745                 spin_unlock(&n->list_lock);
746         }
747 }
748
749 /*
750  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
751  */
752 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
753 {
754         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
755
756         if (n->alien) {
757                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
758                 struct array_cache *ac;
759
760                 if (alc) {
761                         ac = &alc->ac;
762                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
763                                 LIST_HEAD(list);
764
765                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
766                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
767                                 slabs_destroy(cachep, &list);
768                         }
769                 }
770         }
771 }
772
773 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
774                                 struct alien_cache **alien)
775 {
776         int i = 0;
777         struct alien_cache *alc;
778         struct array_cache *ac;
779         unsigned long flags;
780
781         for_each_online_node(i) {
782                 alc = alien[i];
783                 if (alc) {
784                         LIST_HEAD(list);
785
786                         ac = &alc->ac;
787                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
788                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
789                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
790                         slabs_destroy(cachep, &list);
791                 }
792         }
793 }
794
795 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
796                                 int node, int page_node)
797 {
798         struct kmem_cache_node *n;
799         struct alien_cache *alien = NULL;
800         struct array_cache *ac;
801         LIST_HEAD(list);
802
803         n = get_node(cachep, node);
804         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
805         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
806                 alien = n->alien[page_node];
807                 ac = &alien->ac;
808                 spin_lock(&alien->lock);
809                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
810                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
811                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
812                 }
813                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
814                 spin_unlock(&alien->lock);
815                 slabs_destroy(cachep, &list);
816         } else {
817                 n = get_node(cachep, page_node);
818                 spin_lock(&n->list_lock);
819                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
820                 spin_unlock(&n->list_lock);
821                 slabs_destroy(cachep, &list);
822         }
823         return 1;
824 }
825
826 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
827 {
828         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
829         int node = numa_mem_id();
830         /*
831          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
832          * cache on this cpu.
833          */
834         if (likely(node == page_node))
835                 return 0;
836
837         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
838 }
839
840 /*
841  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
842  * warn about failures.
843  */
844 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
845 {
846         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
847 }
848 #endif
849
850 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
851 {
852         struct kmem_cache_node *n;
853
854         /*
855          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
856          * begin anything. Make sure some other cpu on this
857          * node has not already allocated this
858          */
859         n = get_node(cachep, node);
860         if (n) {
861                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
862                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
863                                 cachep->num;
864                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
865
866                 return 0;
867         }
868
869         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
870         if (!n)
871                 return -ENOMEM;
872
873         kmem_cache_node_init(n);
874         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
875                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
876
877         n->free_limit =
878                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
879
880         /*
881          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
882          * come and go.  slab_mutex is sufficient
883          * protection here.
884          */
885         cachep->node[node] = n;
886
887         return 0;
888 }
889
890 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
891 /*
892  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
893  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
894  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
895  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
896  * already in use.
897  *
898  * Must hold slab_mutex.
899  */
900 static int init_cache_node_node(int node)
901 {
902         int ret;
903         struct kmem_cache *cachep;
904
905         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
906                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
907                 if (ret)
908                         return ret;
909         }
910
911         return 0;
912 }
913 #endif
914
915 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
916                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
917 {
918         int ret = -ENOMEM;
919         struct kmem_cache_node *n;
920         struct array_cache *old_shared = NULL;
921         struct array_cache *new_shared = NULL;
922         struct alien_cache **new_alien = NULL;
923         LIST_HEAD(list);
924
925         if (use_alien_caches) {
926                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
927                 if (!new_alien)
928                         goto fail;
929         }
930
931         if (cachep->shared) {
932                 new_shared = alloc_arraycache(node,
933                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
934                 if (!new_shared)
935                         goto fail;
936         }
937
938         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
939         if (ret)
940                 goto fail;
941
942         n = get_node(cachep, node);
943         spin_lock_irq(&n->list_lock);
944         if (n->shared && force_change) {
945                 free_block(cachep, n->shared->entry,
946                                 n->shared->avail, node, &list);
947                 n->shared->avail = 0;
948         }
949
950         if (!n->shared || force_change) {
951                 old_shared = n->shared;
952                 n->shared = new_shared;
953                 new_shared = NULL;
954         }
955
956         if (!n->alien) {
957                 n->alien = new_alien;
958                 new_alien = NULL;
959         }
960
961         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
962         slabs_destroy(cachep, &list);
963
964         /*
965          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
966          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
967          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
968          * freed after synchronize_sched().
969          */
970         if (old_shared && force_change)
971                 synchronize_sched();
972
973 fail:
974         kfree(old_shared);
975         kfree(new_shared);
976         free_alien_cache(new_alien);
977
978         return ret;
979 }
980
981 #ifdef CONFIG_SMP
982
983 static void cpuup_canceled(long cpu)
984 {
985         struct kmem_cache *cachep;
986         struct kmem_cache_node *n = NULL;
987         int node = cpu_to_mem(cpu);
988         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
989
990         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
991                 struct array_cache *nc;
992                 struct array_cache *shared;
993                 struct alien_cache **alien;
994                 LIST_HEAD(list);
995
996                 n = get_node(cachep, node);
997                 if (!n)
998                         continue;
999
1000                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1001
1002                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1003                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1004
1005                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1006                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1007                 if (nc) {
1008                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1009                         nc->avail = 0;
1010                 }
1011
1012                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1013                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1014                         goto free_slab;
1015                 }
1016
1017                 shared = n->shared;
1018                 if (shared) {
1019                         free_block(cachep, shared->entry,
1020                                    shared->avail, node, &list);
1021                         n->shared = NULL;
1022                 }
1023
1024                 alien = n->alien;
1025                 n->alien = NULL;
1026
1027                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1028
1029                 kfree(shared);
1030                 if (alien) {
1031                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1032                         free_alien_cache(alien);
1033                 }
1034
1035 free_slab:
1036                 slabs_destroy(cachep, &list);
1037         }
1038         /*
1039          * In the previous loop, all the objects were freed to
1040          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1041          * shrink each nodelist to its limit.
1042          */
1043         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1044                 n = get_node(cachep, node);
1045                 if (!n)
1046                         continue;
1047                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1048         }
1049 }
1050
1051 static int cpuup_prepare(long cpu)
1052 {
1053         struct kmem_cache *cachep;
1054         int node = cpu_to_mem(cpu);
1055         int err;
1056
1057         /*
1058          * We need to do this right in the beginning since
1059          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1060          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1061          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1062          */
1063         err = init_cache_node_node(node);
1064         if (err < 0)
1065                 goto bad;
1066
1067         /*
1068          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1069          * array caches
1070          */
1071         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1072                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1073                 if (err)
1074                         goto bad;
1075         }
1076
1077         return 0;
1078 bad:
1079         cpuup_canceled(cpu);
1080         return -ENOMEM;
1081 }
1082
1083 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1084 {
1085         int err;
1086
1087         mutex_lock(&slab_mutex);
1088         err = cpuup_prepare(cpu);
1089         mutex_unlock(&slab_mutex);
1090         return err;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1095  * offline.
1096  *
1097  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1098  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1099  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1100  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1101  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1102  */
1103 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1104 {
1105         mutex_lock(&slab_mutex);
1106         cpuup_canceled(cpu);
1107         mutex_unlock(&slab_mutex);
1108         return 0;
1109 }
1110 #endif
1111
1112 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1113 {
1114         start_cpu_timer(cpu);
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1119 {
1120         /*
1121          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1122          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1123          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1124          * timer.
1125          */
1126         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1127         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1128         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1129         return 0;
1130 }
1131
1132 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1133 /*
1134  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1135  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1136  * removed.
1137  *
1138  * Must hold slab_mutex.
1139  */
1140 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1141 {
1142         struct kmem_cache *cachep;
1143         int ret = 0;
1144
1145         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1146                 struct kmem_cache_node *n;
1147
1148                 n = get_node(cachep, node);
1149                 if (!n)
1150                         continue;
1151
1152                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1153
1154                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1155                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1156                         ret = -EBUSY;
1157                         break;
1158                 }
1159         }
1160         return ret;
1161 }
1162
1163 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1164                                         unsigned long action, void *arg)
1165 {
1166         struct memory_notify *mnb = arg;
1167         int ret = 0;
1168         int nid;
1169
1170         nid = mnb->status_change_nid;
1171         if (nid < 0)
1172                 goto out;
1173
1174         switch (action) {
1175         case MEM_GOING_ONLINE:
1176                 mutex_lock(&slab_mutex);
1177                 ret = init_cache_node_node(nid);
1178                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1179                 break;
1180         case MEM_GOING_OFFLINE:
1181                 mutex_lock(&slab_mutex);
1182                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1183                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1184                 break;
1185         case MEM_ONLINE:
1186         case MEM_OFFLINE:
1187         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1188         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1189                 break;
1190         }
1191 out:
1192         return notifier_from_errno(ret);
1193 }
1194 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1195
1196 /*
1197  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1198  */
1199 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1200                                 int nodeid)
1201 {
1202         struct kmem_cache_node *ptr;
1203
1204         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1205         BUG_ON(!ptr);
1206
1207         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1208         /*
1209          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1210          */
1211         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1212
1213         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1214         cachep->node[nodeid] = ptr;
1215 }
1216
1217 /*
1218  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1219  * size of kmem_cache_node.
1220  */
1221 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1222 {
1223         int node;
1224
1225         for_each_online_node(node) {
1226                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1227                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1228                     REAPTIMEOUT_NODE +
1229                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1230         }
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1235  * before smp_init().
1236  */
1237 void __init kmem_cache_init(void)
1238 {
1239         int i;
1240
1241         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1242                                         sizeof(struct rcu_head));
1243         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1244
1245         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1246                 use_alien_caches = 0;
1247
1248         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1249                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1250
1251         /*
1252          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1253          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1254          * not overridden on the command line.
1255          */
1256         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1257                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1258
1259         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1260          * from caches that do not exist yet:
1261          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1262          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1263          *    kmem_cache is statically allocated.
1264          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1265          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1266          *    array at the end of the bootstrap.
1267          * 2) Create the first kmalloc cache.
1268          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1269          *    An __init data area is used for the head array.
1270          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1271          *    head arrays.
1272          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1273          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1274          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1275          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1276          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1277          */
1278
1279         /* 1) create the kmem_cache */
1280
1281         /*
1282          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1283          */
1284         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1285                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1286                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1287                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1288         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1289         memcg_link_cache(kmem_cache);
1290         slab_state = PARTIAL;
1291
1292         /*
1293          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1294          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1295          */
1296         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1297                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1298                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1299         slab_state = PARTIAL_NODE;
1300         setup_kmalloc_cache_index_table();
1301
1302         slab_early_init = 0;
1303
1304         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1305         {
1306                 int nid;
1307
1308                 for_each_online_node(nid) {
1309                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1310
1311                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1312                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1313                 }
1314         }
1315
1316         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1317 }
1318
1319 void __init kmem_cache_init_late(void)
1320 {
1321         struct kmem_cache *cachep;
1322
1323         slab_state = UP;
1324
1325         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1326         mutex_lock(&slab_mutex);
1327         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1328                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1329                         BUG();
1330         mutex_unlock(&slab_mutex);
1331
1332         /* Done! */
1333         slab_state = FULL;
1334
1335 #ifdef CONFIG_NUMA
1336         /*
1337          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1338          * node.
1339          */
1340         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1341 #endif
1342
1343         /*
1344          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1345          * of the kernel is not yet operational.
1346          */
1347 }
1348
1349 static int __init cpucache_init(void)
1350 {
1351         int ret;
1352
1353         /*
1354          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1355          */
1356         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1357                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1358         WARN_ON(ret < 0);
1359
1360         /* Done! */
1361         slab_state = FULL;
1362         return 0;
1363 }
1364 __initcall(cpucache_init);
1365
1366 static noinline void
1367 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1368 {
1369 #if DEBUG
1370         struct kmem_cache_node *n;
1371         unsigned long flags;
1372         int node;
1373         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1374                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1375
1376         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1377                 return;
1378
1379         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1380                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1381         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1382                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1383
1384         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1385                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1386
1387                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1388                 total_slabs = n->total_slabs;
1389                 free_slabs = n->free_slabs;
1390                 free_objs = n->free_objects;
1391                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1392
1393                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1394                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1395                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1396                         total_slabs * cachep->num);
1397         }
1398 #endif
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1403  * kmem_cache_node ->list_lock.
1404  *
1405  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1406  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1407  * would be relatively rare and ignorable.
1408  */
1409 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1410                                                                 int nodeid)
1411 {
1412         struct page *page;
1413         int nr_pages;
1414
1415         flags |= cachep->allocflags;
1416         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1417                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1418
1419         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1420         if (!page) {
1421                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1422                 return NULL;
1423         }
1424
1425         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1426                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1427                 return NULL;
1428         }
1429
1430         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1433         else
1434                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1435
1436         __SetPageSlab(page);
1437         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1438         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1439                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1440
1441         return page;
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Interface to system's page release.
1446  */
1447 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1448 {
1449         int order = cachep->gfporder;
1450         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1451
1452         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1453                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1454         else
1455                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1456
1457         BUG_ON(!PageSlab(page));
1458         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1459         __ClearPageSlab(page);
1460         page_mapcount_reset(page);
1461         page->mapping = NULL;
1462
1463         if (current->reclaim_state)
1464                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1465         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1466         __free_pages(page, order);
1467 }
1468
1469 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1470 {
1471         struct kmem_cache *cachep;
1472         struct page *page;
1473
1474         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1475         cachep = page->slab_cache;
1476
1477         kmem_freepages(cachep, page);
1478 }
1479
1480 #if DEBUG
1481 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1482 {
1483         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1484                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1485                 return true;
1486
1487         return false;
1488 }
1489
1490 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1491 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1492                             unsigned long caller)
1493 {
1494         int size = cachep->object_size;
1495
1496         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1497
1498         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1499                 return;
1500
1501         *addr++ = 0x12345678;
1502         *addr++ = caller;
1503         *addr++ = smp_processor_id();
1504         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1505         {
1506                 unsigned long *sptr = &caller;
1507                 unsigned long svalue;
1508
1509                 while (!kstack_end(sptr)) {
1510                         svalue = *sptr++;
1511                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1512                                 *addr++ = svalue;
1513                                 size -= sizeof(unsigned long);
1514                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1515                                         break;
1516                         }
1517                 }
1518
1519         }
1520         *addr++ = 0x87654321;
1521 }
1522
1523 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1524                                 int map, unsigned long caller)
1525 {
1526         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1527                 return;
1528
1529         if (caller)
1530                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1531
1532         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1533 }
1534
1535 #else
1536 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1537                                 int map, unsigned long caller) {}
1538
1539 #endif
1540
1541 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1542 {
1543         int size = cachep->object_size;
1544         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1545
1546         memset(addr, val, size);
1547         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1548 }
1549
1550 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1551 {
1552         int i;
1553         unsigned char error = 0;
1554         int bad_count = 0;
1555
1556         pr_err("%03x: ", offset);
1557         for (i = 0; i < limit; i++) {
1558                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1559                         error = data[offset + i];
1560                         bad_count++;
1561                 }
1562         }
1563         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1564                         &data[offset], limit, 1);
1565
1566         if (bad_count == 1) {
1567                 error ^= POISON_FREE;
1568                 if (!(error & (error - 1))) {
1569                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1570 #ifdef CONFIG_X86
1571                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1572 #else
1573                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1574 #endif
1575                 }
1576         }
1577 }
1578 #endif
1579
1580 #if DEBUG
1581
1582 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1583 {
1584         int i, size;
1585         char *realobj;
1586
1587         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1588                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1589                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1590                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1591         }
1592
1593         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1594                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1595                        *dbg_userword(cachep, objp),
1596                        *dbg_userword(cachep, objp));
1597         }
1598         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1599         size = cachep->object_size;
1600         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1601                 int limit;
1602                 limit = 16;
1603                 if (i + limit > size)
1604                         limit = size - i;
1605                 dump_line(realobj, i, limit);
1606         }
1607 }
1608
1609 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1610 {
1611         char *realobj;
1612         int size, i;
1613         int lines = 0;
1614
1615         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1616                 return;
1617
1618         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1619         size = cachep->object_size;
1620
1621         for (i = 0; i < size; i++) {
1622                 char exp = POISON_FREE;
1623                 if (i == size - 1)
1624                         exp = POISON_END;
1625                 if (realobj[i] != exp) {
1626                         int limit;
1627                         /* Mismatch ! */
1628                         /* Print header */
1629                         if (lines == 0) {
1630                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1631                                        print_tainted(), cachep->name,
1632                                        realobj, size);
1633                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1634                         }
1635                         /* Hexdump the affected line */
1636                         i = (i / 16) * 16;
1637                         limit = 16;
1638                         if (i + limit > size)
1639                                 limit = size - i;
1640                         dump_line(realobj, i, limit);
1641                         i += 16;
1642                         lines++;
1643                         /* Limit to 5 lines */
1644                         if (lines > 5)
1645                                 break;
1646                 }
1647         }
1648         if (lines != 0) {
1649                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1650                  * exist:
1651                  */
1652                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1653                 unsigned int objnr;
1654
1655                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1656                 if (objnr) {
1657                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1658                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1659                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1660                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1661                 }
1662                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1663                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1664                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1665                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1666                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1667                 }
1668         }
1669 }
1670 #endif
1671
1672 #if DEBUG
1673 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1674                                                 struct page *page)
1675 {
1676         int i;
1677
1678         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1679                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1680                         POISON_FREE);
1681         }
1682
1683         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1684                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1685
1686                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1687                         check_poison_obj(cachep, objp);
1688                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1689                 }
1690                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1691                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1692                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1693                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1694                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1695                 }
1696         }
1697 }
1698 #else
1699 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1700                                                 struct page *page)
1701 {
1702 }
1703 #endif
1704
1705 /**
1706  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1707  * @cachep: cache pointer being destroyed
1708  * @page: page pointer being destroyed
1709  *
1710  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1711  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1712  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1713  */
1714 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1715 {
1716         void *freelist;
1717
1718         freelist = page->freelist;
1719         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1720         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1721                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1722         else
1723                 kmem_freepages(cachep, page);
1724
1725         /*
1726          * From now on, we don't use freelist
1727          * although actual page can be freed in rcu context
1728          */
1729         if (OFF_SLAB(cachep))
1730                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1731 }
1732
1733 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1734 {
1735         struct page *page, *n;
1736
1737         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1738                 list_del(&page->lru);
1739                 slab_destroy(cachep, page);
1740         }
1741 }
1742
1743 /**
1744  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1745  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1746  * @size: size of objects to be created in this cache.
1747  * @flags: slab allocation flags
1748  *
1749  * Also calculates the number of objects per slab.
1750  *
1751  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1752  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1753  * towards high-order requests, this should be changed.
1754  */
1755 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1756                                 size_t size, unsigned long flags)
1757 {
1758         size_t left_over = 0;
1759         int gfporder;
1760
1761         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1762                 unsigned int num;
1763                 size_t remainder;
1764
1765                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1766                 if (!num)
1767                         continue;
1768
1769                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1770                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1771                         break;
1772
1773                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1774                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1775                         size_t freelist_size;
1776
1777                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1778                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1779                         if (!freelist_cache)
1780                                 continue;
1781
1782                         /*
1783                          * Needed to avoid possible looping condition
1784                          * in cache_grow_begin()
1785                          */
1786                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1787                                 continue;
1788
1789                         /* check if off slab has enough benefit */
1790                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1791                                 continue;
1792                 }
1793
1794                 /* Found something acceptable - save it away */
1795                 cachep->num = num;
1796                 cachep->gfporder = gfporder;
1797                 left_over = remainder;
1798
1799                 /*
1800                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1801                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1802                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1803                  */
1804                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1805                         break;
1806
1807                 /*
1808                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1809                  * currently bad for the gfp()s.
1810                  */
1811                 if (gfporder >= slab_max_order)
1812                         break;
1813
1814                 /*
1815                  * Acceptable internal fragmentation?
1816                  */
1817                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1818                         break;
1819         }
1820         return left_over;
1821 }
1822
1823 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1824                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1825 {
1826         int cpu;
1827         size_t size;
1828         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1829
1830         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1831         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1832
1833         if (!cpu_cache)
1834                 return NULL;
1835
1836         for_each_possible_cpu(cpu) {
1837                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1838                                 entries, batchcount);
1839         }
1840
1841         return cpu_cache;
1842 }
1843
1844 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1845 {
1846         if (slab_state >= FULL)
1847                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1848
1849         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1850         if (!cachep->cpu_cache)
1851                 return 1;
1852
1853         if (slab_state == DOWN) {
1854                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1855                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1856         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1857                 /* For kmem_cache_node */
1858                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1859         } else {
1860                 int node;
1861
1862                 for_each_online_node(node) {
1863                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1864                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1865                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1866                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1867                 }
1868         }
1869
1870         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1871                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1872                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1873
1874         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1875         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1876         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1877         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1878         cachep->batchcount = 1;
1879         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1880         return 0;
1881 }
1882
1883 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1884         unsigned long flags, const char *name,
1885         void (*ctor)(void *))
1886 {
1887         return flags;
1888 }
1889
1890 struct kmem_cache *
1891 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1892                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1893 {
1894         struct kmem_cache *cachep;
1895
1896         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1897         if (cachep) {
1898                 cachep->refcount++;
1899
1900                 /*
1901                  * Adjust the object sizes so that we clear
1902                  * the complete object on kzalloc.
1903                  */
1904                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1905         }
1906         return cachep;
1907 }
1908
1909 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1910                         size_t size, unsigned long flags)
1911 {
1912         size_t left;
1913
1914         cachep->num = 0;
1915
1916         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1917                 return false;
1918
1919         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1920                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1921         if (!cachep->num)
1922                 return false;
1923
1924         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1925                 return false;
1926
1927         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1928
1929         return true;
1930 }
1931
1932 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1933                         size_t size, unsigned long flags)
1934 {
1935         size_t left;
1936
1937         cachep->num = 0;
1938
1939         /*
1940          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1941          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1942          */
1943         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1944                 return false;
1945
1946         /*
1947          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1948          * off-slab (should allow better packing of objs).
1949          */
1950         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1951         if (!cachep->num)
1952                 return false;
1953
1954         /*
1955          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1956          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1957          */
1958         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1959                 return false;
1960
1961         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1962
1963         return true;
1964 }
1965
1966 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1967                         size_t size, unsigned long flags)
1968 {
1969         size_t left;
1970
1971         cachep->num = 0;
1972
1973         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1974         if (!cachep->num)
1975                 return false;
1976
1977         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1978
1979         return true;
1980 }
1981
1982 /**
1983  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1984  * @cachep: cache management descriptor
1985  * @flags: SLAB flags
1986  *
1987  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1988  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1989  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1990  *
1991  * The flags are
1992  *
1993  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1994  * to catch references to uninitialised memory.
1995  *
1996  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1997  * for buffer overruns.
1998  *
1999  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2000  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2001  * as davem.
2002  */
2003 int
2004 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2005 {
2006         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2007         gfp_t gfp;
2008         int err;
2009         size_t size = cachep->size;
2010
2011 #if DEBUG
2012 #if FORCED_DEBUG
2013         /*
2014          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2015          * large objects, if the increased size would increase the object size
2016          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2017          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2018          */
2019         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2020                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2021                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2022         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
2023                 flags |= SLAB_POISON;
2024 #endif
2025 #endif
2026
2027         /*
2028          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2029          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2030          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2031          */
2032         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
2033
2034         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2035                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2036                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2037                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2038                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
2039         }
2040
2041         /* 3) caller mandated alignment */
2042         if (ralign < cachep->align) {
2043                 ralign = cachep->align;
2044         }
2045         /* disable debug if necessary */
2046         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2047                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2048         /*
2049          * 4) Store it.
2050          */
2051         cachep->align = ralign;
2052         cachep->colour_off = cache_line_size();
2053         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2054         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2055                 cachep->colour_off = cachep->align;
2056
2057         if (slab_is_available())
2058                 gfp = GFP_KERNEL;
2059         else
2060                 gfp = GFP_NOWAIT;
2061
2062 #if DEBUG
2063
2064         /*
2065          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2066          * into align above.
2067          */
2068         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2069                 /* add space for red zone words */
2070                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2071                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2072         }
2073         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2074                 /* user store requires one word storage behind the end of
2075                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2076                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2077                  */
2078                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2079                         size += REDZONE_ALIGN;
2080                 else
2081                         size += BYTES_PER_WORD;
2082         }
2083 #endif
2084
2085         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2086
2087         size = ALIGN(size, cachep->align);
2088         /*
2089          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2090          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2091          */
2092         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2093                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2094
2095 #if DEBUG
2096         /*
2097          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2098          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2099          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2100          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2101          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2102          */
2103         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2104                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2105                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2106                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2107
2108                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2109                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2110                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2111                                 size = tmp_size;
2112                                 goto done;
2113                         }
2114                 }
2115         }
2116 #endif
2117
2118         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2119                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2120                 goto done;
2121         }
2122
2123         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2124                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2125                 goto done;
2126         }
2127
2128         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2129                 goto done;
2130
2131         return -E2BIG;
2132
2133 done:
2134         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2135         cachep->flags = flags;
2136         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2137         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2138                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2139         cachep->size = size;
2140         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2141
2142 #if DEBUG
2143         /*
2144          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2145          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2146          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2147          */
2148         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2149                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2150                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2151                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2152 #endif
2153
2154         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2155                 cachep->freelist_cache =
2156                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2157         }
2158
2159         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2160         if (err) {
2161                 __kmem_cache_release(cachep);
2162                 return err;
2163         }
2164
2165         return 0;
2166 }
2167
2168 #if DEBUG
2169 static void check_irq_off(void)
2170 {
2171         BUG_ON(!irqs_disabled());
2172 }
2173
2174 static void check_irq_on(void)
2175 {
2176         BUG_ON(irqs_disabled());
2177 }
2178
2179 static void check_mutex_acquired(void)
2180 {
2181         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2182 }
2183
2184 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2185 {
2186 #ifdef CONFIG_SMP
2187         check_irq_off();
2188         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2189 #endif
2190 }
2191
2192 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2193 {
2194 #ifdef CONFIG_SMP
2195         check_irq_off();
2196         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2197 #endif
2198 }
2199
2200 #else
2201 #define check_irq_off() do { } while(0)
2202 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2203 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2204 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2205 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2206 #endif
2207
2208 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2209                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2210 {
2211         int tofree;
2212
2213         if (!ac || !ac->avail)
2214                 return;
2215
2216         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2217         if (tofree > ac->avail)
2218                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2219
2220         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2221         ac->avail -= tofree;
2222         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2223 }
2224
2225 static void do_drain(void *arg)
2226 {
2227         struct kmem_cache *cachep = arg;
2228         struct array_cache *ac;
2229         int node = numa_mem_id();
2230         struct kmem_cache_node *n;
2231         LIST_HEAD(list);
2232
2233         check_irq_off();
2234         ac = cpu_cache_get(cachep);
2235         n = get_node(cachep, node);
2236         spin_lock(&n->list_lock);
2237         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2238         spin_unlock(&n->list_lock);
2239         slabs_destroy(cachep, &list);
2240         ac->avail = 0;
2241 }
2242
2243 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2244 {
2245         struct kmem_cache_node *n;
2246         int node;
2247         LIST_HEAD(list);
2248
2249         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2250         check_irq_on();
2251         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2252                 if (n->alien)
2253                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2254
2255         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2256                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2257                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2258                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2259
2260                 slabs_destroy(cachep, &list);
2261         }
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Remove slabs from the list of free slabs.
2266  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2267  *
2268  * Returns the actual number of slabs released.
2269  */
2270 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2271                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2272 {
2273         struct list_head *p;
2274         int nr_freed;
2275         struct page *page;
2276
2277         nr_freed = 0;
2278         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2279
2280                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2281                 p = n->slabs_free.prev;
2282                 if (p == &n->slabs_free) {
2283                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2284                         goto out;
2285                 }
2286
2287                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2288                 list_del(&page->lru);
2289                 n->free_slabs--;
2290                 n->total_slabs--;
2291                 /*
2292                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2293                  * to the cache.
2294                  */
2295                 n->free_objects -= cache->num;
2296                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2297                 slab_destroy(cache, page);
2298                 nr_freed++;
2299         }
2300 out:
2301         return nr_freed;
2302 }
2303
2304 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2305 {
2306         int ret = 0;
2307         int node;
2308         struct kmem_cache_node *n;
2309
2310         drain_cpu_caches(cachep);
2311
2312         check_irq_on();
2313         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2314                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2315
2316                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2317                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2318         }
2319         return (ret ? 1 : 0);
2320 }
2321
2322 #ifdef CONFIG_MEMCG
2323 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2324 {
2325         __kmem_cache_shrink(cachep);
2326 }
2327 #endif
2328
2329 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2330 {
2331         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2332 }
2333
2334 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2335 {
2336         int i;
2337         struct kmem_cache_node *n;
2338
2339         cache_random_seq_destroy(cachep);
2340
2341         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2342
2343         /* NUMA: free the node structures */
2344         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2345                 kfree(n->shared);
2346                 free_alien_cache(n->alien);
2347                 kfree(n);
2348                 cachep->node[i] = NULL;
2349         }
2350 }
2351
2352 /*
2353  * Get the memory for a slab management obj.
2354  *
2355  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2356  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2357  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2358  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2359  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2360  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2361  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2362  *
2363  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2364  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2365  */
2366 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2367                                    struct page *page, int colour_off,
2368                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2369 {
2370         void *freelist;
2371         void *addr = page_address(page);
2372
2373         page->s_mem = addr + colour_off;
2374         page->active = 0;
2375
2376         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2377                 freelist = NULL;
2378         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2379                 /* Slab management obj is off-slab. */
2380                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2381                                               local_flags, nodeid);
2382                 if (!freelist)
2383                         return NULL;
2384         } else {
2385                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2386                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2387                                 cachep->freelist_size;
2388         }
2389
2390         return freelist;
2391 }
2392
2393 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2394 {
2395         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2396 }
2397
2398 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2399                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2400 {
2401         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2402 }
2403
2404 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2405 {
2406 #if DEBUG
2407         int i;
2408
2409         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2410                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2411
2412                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2413                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2414
2415                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2416                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2417                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2418                 }
2419                 /*
2420                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2421                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2422                  * They must also be threaded.
2423                  */
2424                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2425                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2426                                                    objp + obj_offset(cachep));
2427                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2428                         kasan_poison_object_data(
2429                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2430                 }
2431
2432                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2433                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2434                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2435                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2436                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2437                 }
2438                 /* need to poison the objs? */
2439                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2440                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2441                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2442                 }
2443         }
2444 #endif
2445 }
2446
2447 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2448 /* Hold information during a freelist initialization */
2449 union freelist_init_state {
2450         struct {
2451                 unsigned int pos;
2452                 unsigned int *list;
2453                 unsigned int count;
2454         };
2455         struct rnd_state rnd_state;
2456 };
2457
2458 /*
2459  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2460  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2461  */
2462 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2463                                 struct kmem_cache *cachep,
2464                                 unsigned int count)
2465 {
2466         bool ret;
2467         unsigned int rand;
2468
2469         /* Use best entropy available to define a random shift */
2470         rand = get_random_int();
2471
2472         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2473         if (!cachep->random_seq) {
2474                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2475                 ret = false;
2476         } else {
2477                 state->list = cachep->random_seq;
2478                 state->count = count;
2479                 state->pos = rand % count;
2480                 ret = true;
2481         }
2482         return ret;
2483 }
2484
2485 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2486 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2487 {
2488         if (state->pos >= state->count)
2489                 state->pos = 0;
2490         return state->list[state->pos++];
2491 }
2492
2493 /* Swap two freelist entries */
2494 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2495 {
2496         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2497                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2502  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2503  */
2504 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2505 {
2506         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2507         union freelist_init_state state;
2508         bool precomputed;
2509
2510         if (count < 2)
2511                 return false;
2512
2513         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2514
2515         /* Take a random entry as the objfreelist */
2516         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2517                 if (!precomputed)
2518                         objfreelist = count - 1;
2519                 else
2520                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2521                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2522                                                 obj_offset(cachep);
2523                 count--;
2524         }
2525
2526         /*
2527          * On early boot, generate the list dynamically.
2528          * Later use a pre-computed list for speed.
2529          */
2530         if (!precomputed) {
2531                 for (i = 0; i < count; i++)
2532                         set_free_obj(page, i, i);
2533
2534                 /* Fisher-Yates shuffle */
2535                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2536                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2537                         rand %= (i + 1);
2538                         swap_free_obj(page, i, rand);
2539                 }
2540         } else {
2541                 for (i = 0; i < count; i++)
2542                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2543         }
2544
2545         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2546                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2547
2548         return true;
2549 }
2550 #else
2551 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2552                                 struct page *page)
2553 {
2554         return false;
2555 }
2556 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2557
2558 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2559                             struct page *page)
2560 {
2561         int i;
2562         void *objp;
2563         bool shuffled;
2564
2565         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2566
2567         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2568         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2569
2570         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2571                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2572                                                 obj_offset(cachep);
2573         }
2574
2575         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2576                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2577                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2578
2579                 /* constructor could break poison info */
2580                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2581                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2582                         cachep->ctor(objp);
2583                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2584                 }
2585
2586                 if (!shuffled)
2587                         set_free_obj(page, i, i);
2588         }
2589 }
2590
2591 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2592 {
2593         void *objp;
2594
2595         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2596         page->active++;
2597
2598 #if DEBUG
2599         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2600                 set_store_user_dirty(cachep);
2601 #endif
2602
2603         return objp;
2604 }
2605
2606 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2607                         struct page *page, void *objp)
2608 {
2609         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2610 #if DEBUG
2611         unsigned int i;
2612
2613         /* Verify double free bug */
2614         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2615                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2616                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2617                                cachep->name, objp);
2618                         BUG();
2619                 }
2620         }
2621 #endif
2622         page->active--;
2623         if (!page->freelist)
2624                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2625
2626         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2627 }
2628
2629 /*
2630  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2631  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2632  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2633  */
2634 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2635                            void *freelist)
2636 {
2637         page->slab_cache = cache;
2638         page->freelist = freelist;
2639 }
2640
2641 /*
2642  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2643  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2644  */
2645 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2646                                 gfp_t flags, int nodeid)
2647 {
2648         void *freelist;
2649         size_t offset;
2650         gfp_t local_flags;
2651         int page_node;
2652         struct kmem_cache_node *n;
2653         struct page *page;
2654
2655         /*
2656          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2657          * critical path in kmem_cache_alloc().
2658          */
2659         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2660                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2661                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2662                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2663                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2664                 dump_stack();
2665         }
2666         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2667
2668         check_irq_off();
2669         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2670                 local_irq_enable();
2671
2672         /*
2673          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2674          * 'nodeid'.
2675          */
2676         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2677         if (!page)
2678                 goto failed;
2679
2680         page_node = page_to_nid(page);
2681         n = get_node(cachep, page_node);
2682
2683         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2684         n->colour_next++;
2685         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2686                 n->colour_next = 0;
2687
2688         offset = n->colour_next;
2689         if (offset >= cachep->colour)
2690                 offset = 0;
2691
2692         offset *= cachep->colour_off;
2693
2694         /* Get slab management. */
2695         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2696                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2697         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2698                 goto opps1;
2699
2700         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2701
2702         kasan_poison_slab(page);
2703         cache_init_objs(cachep, page);
2704
2705         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2706                 local_irq_disable();
2707
2708         return page;
2709
2710 opps1:
2711         kmem_freepages(cachep, page);
2712 failed:
2713         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2714                 local_irq_disable();
2715         return NULL;
2716 }
2717
2718 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2719 {
2720         struct kmem_cache_node *n;
2721         void *list = NULL;
2722
2723         check_irq_off();
2724
2725         if (!page)
2726                 return;
2727
2728         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2729         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2730
2731         spin_lock(&n->list_lock);
2732         n->total_slabs++;
2733         if (!page->active) {
2734                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2735                 n->free_slabs++;
2736         } else
2737                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2738
2739         STATS_INC_GROWN(cachep);
2740         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2741         spin_unlock(&n->list_lock);
2742
2743         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2744 }
2745
2746 #if DEBUG
2747
2748 /*
2749  * Perform extra freeing checks:
2750  * - detect bad pointers.
2751  * - POISON/RED_ZONE checking
2752  */
2753 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2754 {
2755         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2756                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2757                        (unsigned long)objp);
2758                 BUG();
2759         }
2760 }
2761
2762 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2763 {
2764         unsigned long long redzone1, redzone2;
2765
2766         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2767         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2768
2769         /*
2770          * Redzone is ok.
2771          */
2772         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2773                 return;
2774
2775         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2776                 slab_error(cache, "double free detected");
2777         else
2778                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2779
2780         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2781                obj, redzone1, redzone2);
2782 }
2783
2784 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2785                                    unsigned long caller)
2786 {
2787         unsigned int objnr;
2788         struct page *page;
2789
2790         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2791
2792         objp -= obj_offset(cachep);
2793         kfree_debugcheck(objp);
2794         page = virt_to_head_page(objp);
2795
2796         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2797                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2798                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2799                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2800         }
2801         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2802                 set_store_user_dirty(cachep);
2803                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2804         }
2805
2806         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2807
2808         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2809         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2810
2811         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2812                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2813                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2814         }
2815         return objp;
2816 }
2817
2818 #else
2819 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2820 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2821 #endif
2822
2823 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2824                                                 void **list)
2825 {
2826 #if DEBUG
2827         void *next = *list;
2828         void *objp;
2829
2830         while (next) {
2831                 objp = next - obj_offset(cachep);
2832                 next = *(void **)next;
2833                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2834         }
2835 #endif
2836 }
2837
2838 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2839                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2840                                 void **list)
2841 {
2842         /* move slabp to correct slabp list: */
2843         list_del(&page->lru);
2844         if (page->active == cachep->num) {
2845                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2846                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2847 #if DEBUG
2848                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2849                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2850                                 void **objp = page->freelist;
2851
2852                                 *objp = *list;
2853                                 *list = objp;
2854                         }
2855 #endif
2856                         page->freelist = NULL;
2857                 }
2858         } else
2859                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2860 }
2861
2862 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2863 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2864                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2865 {
2866         if (!page)
2867                 return NULL;
2868
2869         if (pfmemalloc)
2870                 return page;
2871
2872         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2873                 return page;
2874
2875         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2876         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2877                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2878                 return page;
2879         }
2880
2881         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2882         list_del(&page->lru);
2883         if (!page->active) {
2884                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2885                 n->free_slabs++;
2886         } else
2887                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2888
2889         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2890                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2891                         return page;
2892         }
2893
2894         n->free_touched = 1;
2895         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2896                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2897                         n->free_slabs--;
2898                         return page;
2899                 }
2900         }
2901
2902         return NULL;
2903 }
2904
2905 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2906 {
2907         struct page *page;
2908
2909         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2910         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page, lru);
2911         if (!page) {
2912                 n->free_touched = 1;
2913                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2914                                                 lru);
2915                 if (page)
2916                         n->free_slabs--;
2917         }
2918
2919         if (sk_memalloc_socks())
2920                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2921
2922         return page;
2923 }
2924
2925 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2926                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2927 {
2928         struct page *page;
2929         void *obj;
2930         void *list = NULL;
2931
2932         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2933                 return NULL;
2934
2935         spin_lock(&n->list_lock);
2936         page = get_first_slab(n, true);
2937         if (!page) {
2938                 spin_unlock(&n->list_lock);
2939                 return NULL;
2940         }
2941
2942         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2943         n->free_objects--;
2944
2945         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2946
2947         spin_unlock(&n->list_lock);
2948         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2949
2950         return obj;
2951 }
2952
2953 /*
2954  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2955  * or cache_grow_end() for new slab
2956  */
2957 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2958                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2959 {
2960         /*
2961          * There must be at least one object available for
2962          * allocation.
2963          */
2964         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2965
2966         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2967                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2968                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2969                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2970
2971                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2972         }
2973
2974         return batchcount;
2975 }
2976
2977 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2978 {
2979         int batchcount;
2980         struct kmem_cache_node *n;
2981         struct array_cache *ac, *shared;
2982         int node;
2983         void *list = NULL;
2984         struct page *page;
2985
2986         check_irq_off();
2987         node = numa_mem_id();
2988
2989         ac = cpu_cache_get(cachep);
2990         batchcount = ac->batchcount;
2991         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2992                 /*
2993                  * If there was little recent activity on this cache, then
2994                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2995                  * refill bouncing.
2996                  */
2997                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2998         }
2999         n = get_node(cachep, node);
3000
3001         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3002         shared = READ_ONCE(n->shared);
3003         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3004                 goto direct_grow;
3005
3006         spin_lock(&n->list_lock);
3007         shared = READ_ONCE(n->shared);
3008
3009         /* See if we can refill from the shared array */
3010         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3011                 shared->touched = 1;
3012                 goto alloc_done;
3013         }
3014
3015         while (batchcount > 0) {
3016                 /* Get slab alloc is to come from. */
3017                 page = get_first_slab(n, false);
3018                 if (!page)
3019                         goto must_grow;
3020
3021                 check_spinlock_acquired(cachep);
3022
3023                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3024                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3025         }
3026
3027 must_grow:
3028         n->free_objects -= ac->avail;
3029 alloc_done:
3030         spin_unlock(&n->list_lock);
3031         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3032
3033 direct_grow:
3034         if (unlikely(!ac->avail)) {
3035                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3036                 if (sk_memalloc_socks()) {
3037                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3038
3039                         if (obj)
3040                                 return obj;
3041                 }
3042
3043                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3044
3045                 /*
3046                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3047                  * then ac could change.
3048                  */
3049                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3050                 if (!ac->avail && page)
3051                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3052                 cache_grow_end(cachep, page);
3053
3054                 if (!ac->avail)
3055                         return NULL;
3056         }
3057         ac->touched = 1;
3058
3059         return ac->entry[--ac->avail];
3060 }
3061
3062 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3063                                                 gfp_t flags)
3064 {
3065         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3066 }
3067
3068 #if DEBUG
3069 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3070                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3071 {
3072         if (!objp)
3073                 return objp;
3074         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3075                 check_poison_obj(cachep, objp);
3076                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3077                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3078         }
3079         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3080                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3081
3082         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3083                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3084                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3085                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3086                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3087                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3088                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3089                 }
3090                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3091                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3092         }
3093
3094         objp += obj_offset(cachep);
3095         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3096                 cachep->ctor(objp);
3097         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3098             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3099                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3100                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3101         }
3102         return objp;
3103 }
3104 #else
3105 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3106 #endif
3107
3108 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3109 {
3110         void *objp;
3111         struct array_cache *ac;
3112
3113         check_irq_off();
3114
3115         ac = cpu_cache_get(cachep);
3116         if (likely(ac->avail)) {
3117                 ac->touched = 1;
3118                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3119
3120                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3121                 goto out;
3122         }
3123
3124         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3125         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3126         /*
3127          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3128          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3129          */
3130         ac = cpu_cache_get(cachep);
3131
3132 out:
3133         /*
3134          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3135          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3136          * treat the array pointers as a reference to the object.
3137          */
3138         if (objp)
3139                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3140         return objp;
3141 }
3142
3143 #ifdef CONFIG_NUMA
3144 /*
3145  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3146  *
3147  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3148  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3149  */
3150 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3151 {
3152         int nid_alloc, nid_here;
3153
3154         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3155                 return NULL;
3156         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3157         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3158                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3159         else if (current->mempolicy)
3160                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3161         if (nid_alloc != nid_here)
3162                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3163         return NULL;
3164 }
3165
3166 /*
3167  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3168  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3169  * available node for available objects. If that fails then we
3170  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3171  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3172  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3173  */
3174 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3175 {
3176         struct zonelist *zonelist;
3177         struct zoneref *z;
3178         struct zone *zone;
3179         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3180         void *obj = NULL;
3181         struct page *page;
3182         int nid;
3183         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3184
3185         if (flags & __GFP_THISNODE)
3186                 return NULL;
3187
3188 retry_cpuset:
3189         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3190         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3191
3192 retry:
3193         /*
3194          * Look through allowed nodes for objects available
3195          * from existing per node queues.
3196          */
3197         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3198                 nid = zone_to_nid(zone);
3199
3200                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3201                         get_node(cache, nid) &&
3202                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3203                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3204                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3205                                 if (obj)
3206                                         break;
3207                 }
3208         }
3209
3210         if (!obj) {
3211                 /*
3212                  * This allocation will be performed within the constraints
3213                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3214                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3215                  * set and go into memory reserves if necessary.
3216                  */
3217                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3218                 cache_grow_end(cache, page);
3219                 if (page) {
3220                         nid = page_to_nid(page);
3221                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3222                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3223
3224                         /*
3225                          * Another processor may allocate the objects in
3226                          * the slab since we are not holding any locks.
3227                          */
3228                         if (!obj)
3229                                 goto retry;
3230                 }
3231         }
3232
3233         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3234                 goto retry_cpuset;
3235         return obj;
3236 }
3237
3238 /*
3239  * A interface to enable slab creation on nodeid
3240  */
3241 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3242                                 int nodeid)
3243 {
3244         struct page *page;
3245         struct kmem_cache_node *n;
3246         void *obj = NULL;
3247         void *list = NULL;
3248
3249         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3250         n = get_node(cachep, nodeid);
3251         BUG_ON(!n);
3252
3253         check_irq_off();
3254         spin_lock(&n->list_lock);
3255         page = get_first_slab(n, false);
3256         if (!page)
3257                 goto must_grow;
3258
3259         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3260
3261         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3262         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3263         STATS_SET_HIGH(cachep);
3264
3265         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3266
3267         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3268         n->free_objects--;
3269
3270         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3271
3272         spin_unlock(&n->list_lock);
3273         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3274         return obj;
3275
3276 must_grow:
3277         spin_unlock(&n->list_lock);
3278         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3279         if (page) {
3280                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3281                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3282         }
3283         cache_grow_end(cachep, page);
3284
3285         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3286 }
3287
3288 static __always_inline void *
3289 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3290                    unsigned long caller)
3291 {
3292         unsigned long save_flags;
3293         void *ptr;
3294         int slab_node = numa_mem_id();
3295
3296         flags &= gfp_allowed_mask;
3297         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3298         if (unlikely(!cachep))
3299                 return NULL;
3300
3301         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3302         local_irq_save(save_flags);
3303
3304         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3305                 nodeid = slab_node;
3306
3307         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3308                 /* Node not bootstrapped yet */
3309                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3310                 goto out;
3311         }
3312
3313         if (nodeid == slab_node) {
3314                 /*
3315                  * Use the locally cached objects if possible.
3316                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3317                  * to other nodes. It may fail while we still have
3318                  * objects on other nodes available.
3319                  */
3320                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3321                 if (ptr)
3322                         goto out;
3323         }
3324         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3325         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3326   out:
3327         local_irq_restore(save_flags);
3328         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3329
3330         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3331                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3332
3333         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3334         return ptr;
3335 }
3336
3337 static __always_inline void *
3338 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3339 {
3340         void *objp;
3341
3342         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3343                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3344                 if (objp)
3345                         goto out;
3346         }
3347         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3348
3349         /*
3350          * We may just have run out of memory on the local node.
3351          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3352          */
3353         if (!objp)
3354                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3355
3356   out:
3357         return objp;
3358 }
3359 #else
3360
3361 static __always_inline void *
3362 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3363 {
3364         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3365 }
3366
3367 #endif /* CONFIG_NUMA */
3368
3369 static __always_inline void *
3370 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3371 {
3372         unsigned long save_flags;
3373         void *objp;
3374
3375         flags &= gfp_allowed_mask;
3376         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3377         if (unlikely(!cachep))
3378                 return NULL;
3379
3380         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3381         local_irq_save(save_flags);
3382         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3383         local_irq_restore(save_flags);
3384         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3385         prefetchw(objp);
3386
3387         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3388                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3389
3390         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3391         return objp;
3392 }
3393
3394 /*
3395  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3396  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3397  */
3398 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3399                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3400 {
3401         int i;
3402         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3403         struct page *page;
3404
3405         n->free_objects += nr_objects;
3406
3407         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3408                 void *objp;
3409                 struct page *page;
3410
3411                 objp = objpp[i];
3412
3413                 page = virt_to_head_page(objp);
3414                 list_del(&page->lru);
3415                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3416                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3417                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3418
3419                 /* fixup slab chains */
3420                 if (page->active == 0) {
3421                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3422                         n->free_slabs++;
3423                 } else {
3424                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3425                          * partial list on free - maximum time for the
3426                          * other objects to be freed, too.
3427                          */
3428                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3429                 }
3430         }
3431
3432         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3433                 n->free_objects -= cachep->num;
3434
3435                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3436                 list_move(&page->lru, list);
3437                 n->free_slabs--;
3438                 n->total_slabs--;
3439         }
3440 }
3441
3442 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3443 {
3444         int batchcount;
3445         struct kmem_cache_node *n;
3446         int node = numa_mem_id();
3447         LIST_HEAD(list);
3448
3449         batchcount = ac->batchcount;
3450
3451         check_irq_off();
3452         n = get_node(cachep, node);
3453         spin_lock(&n->list_lock);
3454         if (n->shared) {
3455                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3456                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3457                 if (max) {
3458                         if (batchcount > max)
3459                                 batchcount = max;
3460                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3461                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3462                         shared_array->avail += batchcount;
3463                         goto free_done;
3464                 }
3465         }
3466
3467         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3468 free_done:
3469 #if STATS
3470         {
3471                 int i = 0;
3472                 struct page *page;
3473
3474                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3475                         BUG_ON(page->active);
3476
3477                         i++;
3478                 }
3479                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3480         }
3481 #endif
3482         spin_unlock(&n->list_lock);
3483         slabs_destroy(cachep, &list);
3484         ac->avail -= batchcount;
3485         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3486 }
3487
3488 /*
3489  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3490  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3491  */
3492 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3493                                 unsigned long caller)
3494 {
3495         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3496         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3497                 return;
3498
3499         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3500 }
3501
3502 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3503                 unsigned long caller)
3504 {
3505         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3506
3507         check_irq_off();
3508         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3509         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3510
3511         /*
3512          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3513          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3514          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3515          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3516          * the cache.
3517          */
3518         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3519                 return;
3520
3521         if (ac->avail < ac->limit) {
3522                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3523         } else {
3524                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3525                 cache_flusharray(cachep, ac);
3526         }
3527
3528         if (sk_memalloc_socks()) {
3529                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3530
3531                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3532                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3533                         return;
3534                 }
3535         }
3536
3537         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3538 }
3539
3540 /**
3541  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3542  * @cachep: The cache to allocate from.
3543  * @flags: See kmalloc().
3544  *
3545  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3546  * if the cache has no available objects.
3547  */
3548 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3549 {
3550         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3551
3552         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3553         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3554                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3555
3556         return ret;
3557 }
3558 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3559
3560 static __always_inline void
3561 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3562                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3563 {
3564         size_t i;
3565
3566         for (i = 0; i < size; i++)
3567                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3568 }
3569
3570 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3571                           void **p)
3572 {
3573         size_t i;
3574
3575         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3576         if (!s)
3577                 return 0;
3578
3579         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3580
3581         local_irq_disable();
3582         for (i = 0; i < size; i++) {
3583                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3584
3585                 if (unlikely(!objp))
3586                         goto error;
3587                 p[i] = objp;
3588         }
3589         local_irq_enable();
3590
3591         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3592
3593         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3594         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3595                 for (i = 0; i < size; i++)
3596                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3597
3598         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3599         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3600         return size;
3601 error:
3602         local_irq_enable();
3603         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3604         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3605         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3606         return 0;
3607 }
3608 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3609
3610 #ifdef CONFIG_TRACING
3611 void *
3612 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3613 {
3614         void *ret;
3615
3616         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3617
3618         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3619         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3620                       size, cachep->size, flags);
3621         return ret;
3622 }
3623 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3624 #endif
3625
3626 #ifdef CONFIG_NUMA
3627 /**
3628  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3629  * @cachep: The cache to allocate from.
3630  * @flags: See kmalloc().
3631  * @nodeid: node number of the target node.
3632  *
3633  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3634  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3635  *
3636  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3637  */
3638 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3639 {
3640         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3641
3642         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3643         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3644                                     cachep->object_size, cachep->size,
3645                                     flags, nodeid);
3646
3647         return ret;
3648 }
3649 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3650
3651 #ifdef CONFIG_TRACING
3652 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3653                                   gfp_t flags,
3654                                   int nodeid,
3655                                   size_t size)
3656 {
3657         void *ret;
3658
3659         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3660
3661         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3662         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3663                            size, cachep->size,
3664                            flags, nodeid);
3665         return ret;
3666 }
3667 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3668 #endif
3669
3670 static __always_inline void *
3671 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3672 {
3673         struct kmem_cache *cachep;
3674         void *ret;
3675
3676         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3677                 return NULL;
3678         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3679         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3680                 return cachep;
3681         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3682         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3683
3684         return ret;
3685 }
3686
3687 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3688 {
3689         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3690 }
3691 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3692
3693 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3694                 int node, unsigned long caller)
3695 {
3696         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3697 }
3698 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3699 #endif /* CONFIG_NUMA */
3700
3701 /**
3702  * __do_kmalloc - allocate memory
3703  * @size: how many bytes of memory are required.
3704  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3705  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3706  */
3707 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3708                                           unsigned long caller)
3709 {
3710         struct kmem_cache *cachep;
3711         void *ret;
3712
3713         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3714                 return NULL;
3715         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3716         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3717                 return cachep;
3718         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3719
3720         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3721         trace_kmalloc(caller, ret,
3722                       size, cachep->size, flags);
3723
3724         return ret;
3725 }
3726
3727 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3728 {
3729         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3730 }
3731 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3732
3733 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3734 {
3735         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3736 }
3737 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3738
3739 /**
3740  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3741  * @cachep: The cache the allocation was from.
3742  * @objp: The previously allocated object.
3743  *
3744  * Free an object which was previously allocated from this
3745  * cache.
3746  */
3747 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3748 {
3749         unsigned long flags;
3750         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3751         if (!cachep)
3752                 return;
3753
3754         local_irq_save(flags);
3755         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3756         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3757                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3758         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3759         local_irq_restore(flags);
3760
3761         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3762 }
3763 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3764
3765 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3766 {
3767         struct kmem_cache *s;
3768         size_t i;
3769
3770         local_irq_disable();
3771         for (i = 0; i < size; i++) {
3772                 void *objp = p[i];
3773
3774                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3775                         s = virt_to_cache(objp);
3776                 else
3777                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3778
3779                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3780                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3781                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3782
3783                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3784         }
3785         local_irq_enable();
3786
3787         /* FIXME: add tracing */
3788 }
3789 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3790
3791 /**
3792  * kfree - free previously allocated memory
3793  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3794  *
3795  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3796  *
3797  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3798  * or you will run into trouble.
3799  */
3800 void kfree(const void *objp)
3801 {
3802         struct kmem_cache *c;
3803         unsigned long flags;
3804
3805         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3806
3807         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3808                 return;
3809         local_irq_save(flags);
3810         kfree_debugcheck(objp);
3811         c = virt_to_cache(objp);
3812         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3813
3814         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3815         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3816         local_irq_restore(flags);
3817 }
3818 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3819
3820 /*
3821  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3822  */
3823 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3824 {
3825         int ret;
3826         int node;
3827         struct kmem_cache_node *n;
3828
3829         for_each_online_node(node) {
3830                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3831                 if (ret)
3832                         goto fail;
3833
3834         }
3835
3836         return 0;
3837
3838 fail:
3839         if (!cachep->list.next) {
3840                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3841                 node--;
3842                 while (node >= 0) {
3843                         n = get_node(cachep, node);
3844                         if (n) {
3845                                 kfree(n->shared);
3846                                 free_alien_cache(n->alien);
3847                                 kfree(n);
3848                                 cachep->node[node] = NULL;
3849                         }
3850                         node--;
3851                 }
3852         }
3853         return -ENOMEM;
3854 }
3855
3856 /* Always called with the slab_mutex held */
3857 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3858                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3859 {
3860         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3861         int cpu;
3862
3863         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3864         if (!cpu_cache)
3865                 return -ENOMEM;
3866
3867         prev = cachep->cpu_cache;
3868         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3869         /*
3870          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3871          * cpus, so skip the IPIs.
3872          */
3873         if (prev)
3874                 kick_all_cpus_sync();
3875
3876         check_irq_on();
3877         cachep->batchcount = batchcount;
3878         cachep->limit = limit;
3879         cachep->shared = shared;
3880
3881         if (!prev)
3882                 goto setup_node;
3883
3884         for_each_online_cpu(cpu) {
3885                 LIST_HEAD(list);
3886                 int node;
3887                 struct kmem_cache_node *n;
3888                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3889
3890                 node = cpu_to_mem(cpu);
3891                 n = get_node(cachep, node);
3892                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3893                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3894                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3895                 slabs_destroy(cachep, &list);
3896         }
3897         free_percpu(prev);
3898
3899 setup_node:
3900         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3901 }
3902
3903 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3904                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3905 {
3906         int ret;
3907         struct kmem_cache *c;
3908
3909         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3910
3911         if (slab_state < FULL)
3912                 return ret;
3913
3914         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3915                 return ret;
3916
3917         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3918         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3919                 /* return value determined by the root cache only */
3920                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3921         }
3922
3923         return ret;
3924 }
3925
3926 /* Called with slab_mutex held always */
3927 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3928 {
3929         int err;
3930         int limit = 0;
3931         int shared = 0;
3932         int batchcount = 0;
3933
3934         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3935         if (err)
3936                 goto end;
3937
3938         if (!is_root_cache(cachep)) {
3939                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3940                 limit = root->limit;
3941                 shared = root->shared;
3942                 batchcount = root->batchcount;
3943         }
3944
3945         if (limit && shared && batchcount)
3946                 goto skip_setup;
3947         /*
3948          * The head array serves three purposes:
3949          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3950          * - reduce the number of spinlock operations.
3951          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3952          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3953          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3954          * Bonwick.
3955          */
3956         if (cachep->size > 131072)
3957                 limit = 1;
3958         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3959                 limit = 8;
3960         else if (cachep->size > 1024)
3961                 limit = 24;
3962         else if (cachep->size > 256)
3963                 limit = 54;
3964         else
3965                 limit = 120;
3966
3967         /*
3968          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3969          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3970          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3971          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3972          * replaces Bonwick's magazine layer.
3973          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3974          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3975          */
3976         shared = 0;
3977         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3978                 shared = 8;
3979
3980 #if DEBUG
3981         /*
3982          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3983          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3984          */
3985         if (limit > 32)
3986                 limit = 32;
3987 #endif
3988         batchcount = (limit + 1) / 2;
3989 skip_setup:
3990         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3991 end:
3992         if (err)
3993                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3994                        cachep->name, -err);
3995         return err;
3996 }
3997
3998 /*
3999  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4000  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4001  * if drain_array() is used on the shared array.
4002  */
4003 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4004                          struct array_cache *ac, int node)
4005 {
4006         LIST_HEAD(list);
4007
4008         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4009         check_mutex_acquired();
4010
4011         if (!ac || !ac->avail)
4012                 return;
4013
4014         if (ac->touched) {
4015                 ac->touched = 0;
4016                 return;
4017         }
4018
4019         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4020         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4021         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4022
4023         slabs_destroy(cachep, &list);
4024 }
4025
4026 /**
4027  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4028  * @w: work descriptor
4029  *
4030  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4031  * Purpose:
4032  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4033  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4034  *
4035  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4036  * again on the next iteration.
4037  */
4038 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4039 {
4040         struct kmem_cache *searchp;
4041         struct kmem_cache_node *n;
4042         int node = numa_mem_id();
4043         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4044
4045         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4046                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4047                 goto out;
4048
4049         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4050                 check_irq_on();
4051
4052                 /*
4053                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4054                  * have established with reasonable certainty that
4055                  * we can do some work if the lock was obtained.
4056                  */
4057                 n = get_node(searchp, node);
4058
4059                 reap_alien(searchp, n);
4060
4061                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4062
4063                 /*
4064                  * These are racy checks but it does not matter
4065                  * if we skip one check or scan twice.
4066                  */
4067                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4068                         goto next;
4069
4070                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4071
4072                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4073
4074                 if (n->free_touched)
4075                         n->free_touched = 0;
4076                 else {
4077                         int freed;
4078
4079                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4080                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4081                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4082                 }
4083 next:
4084                 cond_resched();
4085         }
4086         check_irq_on();
4087         mutex_unlock(&slab_mutex);
4088         next_reap_node();
4089 out:
4090         /* Set up the next iteration */
4091         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4092                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4093 }
4094
4095 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4096 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4097 {
4098         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4099         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4100         unsigned long free_slabs = 0;
4101         int node;
4102         struct kmem_cache_node *n;
4103
4104         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4105                 check_irq_on();
4106                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4107
4108                 total_slabs += n->total_slabs;
4109                 free_slabs += n->free_slabs;
4110                 free_objs += n->free_objects;
4111
4112                 if (n->shared)
4113                         shared_avail += n->shared->avail;
4114
4115                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4116         }
4117         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4118         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4119         active_objs = num_objs - free_objs;
4120
4121         sinfo->active_objs = active_objs;
4122         sinfo->num_objs = num_objs;
4123         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4124         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4125         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4126         sinfo->limit = cachep->limit;
4127         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4128         sinfo->shared = cachep->shared;
4129         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4130         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4131 }
4132
4133 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4134 {
4135 #if STATS
4136         {                       /* node stats */
4137                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4138                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4139                 unsigned long grown = cachep->grown;
4140                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4141                 unsigned long errors = cachep->errors;
4142                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4143                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4144                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4145                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4146
4147                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4148                            allocs, high, grown,
4149                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4150                            node_frees, overflows);
4151         }
4152         /* cpu stats */
4153         {
4154                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4155                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4156                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4157                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4158
4159                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4160                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4161         }
4162 #endif
4163 }
4164
4165 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4166 /**
4167  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4168  * @file: unused
4169  * @buffer: user buffer
4170  * @count: data length
4171  * @ppos: unused
4172  */
4173 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4174                        size_t count, loff_t *ppos)
4175 {
4176         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4177         int limit, batchcount, shared, res;
4178         struct kmem_cache *cachep;
4179
4180         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4181                 return -EINVAL;
4182         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4183                 return -EFAULT;
4184         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4185
4186         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4187         if (!tmp)
4188                 return -EINVAL;
4189         *tmp = '\0';
4190         tmp++;
4191         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4192                 return -EINVAL;
4193
4194         /* Find the cache in the chain of caches. */
4195         mutex_lock(&slab_mutex);
4196         res = -EINVAL;
4197         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4198                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4199                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4200                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4201                                 res = 0;
4202                         } else {
4203                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4204                                                        batchcount, shared,
4205                                                        GFP_KERNEL);
4206                         }
4207                         break;
4208                 }
4209         }
4210         mutex_unlock(&slab_mutex);
4211         if (res >= 0)
4212                 res = count;
4213         return res;
4214 }
4215
4216 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4217
4218 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4219 {
4220         unsigned long *p;
4221         int l;
4222         if (!v)
4223                 return 1;
4224         l = n[1];
4225         p = n + 2;
4226         while (l) {
4227                 int i = l/2;
4228                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4229                 if (*q == v) {
4230                         q[1]++;
4231                         return 1;
4232                 }
4233                 if (*q > v) {
4234                         l = i;
4235                 } else {
4236                         p = q + 2;
4237                         l -= i + 1;
4238                 }
4239         }
4240         if (++n[1] == n[0])
4241                 return 0;
4242         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4243         p[0] = v;
4244         p[1] = 1;
4245         return 1;
4246 }
4247
4248 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4249                                                 struct page *page)
4250 {
4251         void *p;
4252         int i, j;
4253         unsigned long v;
4254
4255         if (n[0] == n[1])
4256                 return;
4257         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4258                 bool active = true;
4259
4260                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4261                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4262                                 active = false;
4263                                 break;
4264                         }
4265                 }
4266
4267                 if (!active)
4268                         continue;
4269
4270                 /*
4271                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4272                  * mapping is established when actual object allocation and
4273                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4274                  * cache.
4275                  */
4276                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4277                         continue;
4278
4279                 if (!add_caller(n, v))
4280                         return;
4281         }
4282 }
4283
4284 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4285 {
4286 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4287         unsigned long offset, size;
4288         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4289
4290         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4291                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4292                 if (modname[0])
4293                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4294                 return;
4295         }
4296 #endif
4297         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4298 }
4299
4300 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4301 {
4302         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache,
4303                                                root_caches_node);
4304         struct page *page;
4305         struct kmem_cache_node *n;
4306         const char *name;
4307         unsigned long *x = m->private;
4308         int node;
4309         int i;
4310
4311         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4312                 return 0;
4313         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4314                 return 0;
4315
4316         /*
4317          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4318          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4319          * during the processing, information would be wrong so restart
4320          * whole processing.
4321          */
4322         do {
4323                 drain_cpu_caches(cachep);
4324                 /*
4325                  * drain_cpu_caches() could make kmemleak_object and
4326                  * debug_objects_cache dirty, so reset afterwards.
4327                  */
4328                 set_store_user_clean(cachep);
4329
4330                 x[1] = 0;
4331
4332                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4333
4334                         check_irq_on();
4335                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4336
4337                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4338                                 handle_slab(x, cachep, page);
4339                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4340                                 handle_slab(x, cachep, page);
4341                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4342                 }
4343         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4344
4345         name = cachep->name;
4346         if (x[0] == x[1]) {
4347                 /* Increase the buffer size */
4348                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4349                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4350                 if (!m->private) {
4351                         /* Too bad, we are really out */
4352                         m->private = x;
4353                         mutex_lock(&slab_mutex);
4354                         return -ENOMEM;
4355                 }
4356                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4357                 kfree(x);
4358                 mutex_lock(&slab_mutex);
4359                 /* Now make sure this entry will be retried */
4360                 m->count = m->size;
4361                 return 0;
4362         }
4363         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4364                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4365                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4366                 seq_putc(m, '\n');
4367         }
4368
4369         return 0;
4370 }
4371
4372 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4373         .start = slab_start,
4374         .next = slab_next,
4375         .stop = slab_stop,
4376         .show = leaks_show,
4377 };
4378
4379 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4380 {
4381         unsigned long *n;
4382
4383         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4384         if (!n)
4385                 return -ENOMEM;
4386
4387         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4388
4389         return 0;
4390 }
4391
4392 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4393         .open           = slabstats_open,
4394         .read           = seq_read,
4395         .llseek         = seq_lseek,
4396         .release        = seq_release_private,
4397 };
4398 #endif
4399
4400 static int __init slab_proc_init(void)
4401 {
4402 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4403         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4404 #endif
4405         return 0;
4406 }
4407 module_init(slab_proc_init);
4408 #endif
4409
4410 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4411 /*
4412  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4413  *
4414  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4415  * to indicate an error.
4416  */
4417 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4418                                 struct page *page)
4419 {
4420         struct kmem_cache *cachep;
4421         unsigned int objnr;
4422         unsigned long offset;
4423
4424         /* Find and validate object. */
4425         cachep = page->slab_cache;
4426         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4427         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4428
4429         /* Find offset within object. */
4430         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4431
4432         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4433         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4434                 return NULL;
4435
4436         return cachep->name;
4437 }
4438 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4439
4440 /**
4441  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4442  * @objp: Pointer to the object
4443  *
4444  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4445  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4446  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4447  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4448  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4449  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4450  * must not be freed during the duration of the call.
4451  */
4452 size_t ksize(const void *objp)
4453 {
4454         size_t size;
4455
4456         BUG_ON(!objp);
4457         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4458                 return 0;
4459
4460         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4461         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4462          * so we need to unpoison this area.
4463          */
4464         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4465
4466         return size;
4467 }
4468 EXPORT_SYMBOL(ksize);