nmi_backtrace: generate one-line reports for idle cpus
[cascardo/linux.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
217                                                 void **list);
218 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
219                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
220                                 void **list);
221 static int slab_early_init = 1;
222
223 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
224
225 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
226 {
227         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
230         parent->shared = NULL;
231         parent->alien = NULL;
232         parent->colour_next = 0;
233         spin_lock_init(&parent->list_lock);
234         parent->free_objects = 0;
235         parent->free_touched = 0;
236 }
237
238 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
239         do {                                                            \
240                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
241                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
242         } while (0)
243
244 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
245         do {                                                            \
246         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
247         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
249         } while (0)
250
251 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
252 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
253 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
254 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
255
256 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
257 /*
258  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
259  * cpucache drain/refill cycles.
260  *
261  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
262  * which could lock up otherwise freeable slabs.
263  */
264 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
265 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
266
267 #if STATS
268 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
269 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
270 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
271 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
272 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
273 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
274         do {                                                            \
275                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
276                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
277         } while (0)
278 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
279 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
280 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
281 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
282 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
283         do {                                                            \
284                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
285                         (x)->max_freeable = i;                          \
286         } while (0)
287 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
288 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
289 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
290 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
291 #else
292 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
293 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
294 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
295 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
296 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
297 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
299 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
300 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
302 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
306 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
307 #endif
308
309 #if DEBUG
310
311 /*
312  * memory layout of objects:
313  * 0            : objp
314  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
315  *              the end of an object is aligned with the end of the real
316  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
317  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
318  *              redzone word.
319  * cachep->obj_offset: The real object.
320  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
321  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
322  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
323  */
324 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
325 {
326         return cachep->obj_offset;
327 }
328
329 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
330 {
331         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
332         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
333                                       sizeof(unsigned long long));
334 }
335
336 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
337 {
338         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
339         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
340                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
341                                               sizeof(unsigned long long) -
342                                               REDZONE_ALIGN);
343         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
344                                        sizeof(unsigned long long));
345 }
346
347 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
348 {
349         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
350         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
351 }
352
353 #else
354
355 #define obj_offset(x)                   0
356 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
357 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
358 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
359
360 #endif
361
362 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
363
364 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
365 {
366         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
367 }
368
369 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
370 {
371         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
372 }
373
374 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
375 {
376         if (is_store_user_clean(cachep))
377                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
378 }
379
380 #else
381 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
382
383 #endif
384
385 /*
386  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
387  * overridden on the command line.
388  */
389 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
390 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
391 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
392 static bool slab_max_order_set __initdata;
393
394 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
395 {
396         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
397         return page->slab_cache;
398 }
399
400 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
401                                  unsigned int idx)
402 {
403         return page->s_mem + cache->size * idx;
404 }
405
406 /*
407  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
408  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
409  *   we can replace (offset / cache->size) by
410  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
411  */
412 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
413                                         const struct page *page, void *obj)
414 {
415         u32 offset = (obj - page->s_mem);
416         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
417 }
418
419 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
420 /* internal cache of cache description objs */
421 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
422         .batchcount = 1,
423         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
424         .shared = 1,
425         .size = sizeof(struct kmem_cache),
426         .name = "kmem_cache",
427 };
428
429 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
430
431 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
432 {
433         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
434 }
435
436 /*
437  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
438  */
439 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
440                 unsigned long flags, size_t *left_over)
441 {
442         unsigned int num;
443         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
444
445         /*
446          * The slab management structure can be either off the slab or
447          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
448          * slab is used for:
449          *
450          * - @buffer_size bytes for each object
451          * - One freelist_idx_t for each object
452          *
453          * We don't need to consider alignment of freelist because
454          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
455          * at the correct alignment.
456          *
457          * If the slab management structure is off the slab, then the
458          * alignment will already be calculated into the size. Because
459          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
460          * correct alignment when allocated.
461          */
462         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
463                 num = slab_size / buffer_size;
464                 *left_over = slab_size % buffer_size;
465         } else {
466                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
467                 *left_over = slab_size %
468                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
469         }
470
471         return num;
472 }
473
474 #if DEBUG
475 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
476
477 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
478                         char *msg)
479 {
480         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
481                function, cachep->name, msg);
482         dump_stack();
483         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
484 }
485 #endif
486
487 /*
488  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
489  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
490  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
491  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
492  * line
493   */
494
495 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
496 static int __init noaliencache_setup(char *s)
497 {
498         use_alien_caches = 0;
499         return 1;
500 }
501 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
502
503 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
504 {
505         get_option(&str, &slab_max_order);
506         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
507                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
508         slab_max_order_set = true;
509
510         return 1;
511 }
512 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
513
514 #ifdef CONFIG_NUMA
515 /*
516  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
517  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
518  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
519  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
520  */
521 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
522
523 static void init_reap_node(int cpu)
524 {
525         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
526                                                     node_online_map);
527 }
528
529 static void next_reap_node(void)
530 {
531         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
532
533         node = next_node_in(node, node_online_map);
534         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
535 }
536
537 #else
538 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
539 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
540 #endif
541
542 /*
543  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
544  * via the workqueue/eventd.
545  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
546  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
547  * lock.
548  */
549 static void start_cpu_timer(int cpu)
550 {
551         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
552
553         /*
554          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
555          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
556          * at that time.
557          */
558         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
559                 init_reap_node(cpu);
560                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
561                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
562                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
563         }
564 }
565
566 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
567 {
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         if (ac) {
577                 ac->avail = 0;
578                 ac->limit = limit;
579                 ac->batchcount = batch;
580                 ac->touched = 0;
581         }
582 }
583
584 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
585                                             int batchcount, gfp_t gfp)
586 {
587         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
588         struct array_cache *ac = NULL;
589
590         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
591         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
592         return ac;
593 }
594
595 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
596                                         struct page *page, void *objp)
597 {
598         struct kmem_cache_node *n;
599         int page_node;
600         LIST_HEAD(list);
601
602         page_node = page_to_nid(page);
603         n = get_node(cachep, page_node);
604
605         spin_lock(&n->list_lock);
606         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
607         spin_unlock(&n->list_lock);
608
609         slabs_destroy(cachep, &list);
610 }
611
612 /*
613  * Transfer objects in one arraycache to another.
614  * Locking must be handled by the caller.
615  *
616  * Return the number of entries transferred.
617  */
618 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
619                 struct array_cache *from, unsigned int max)
620 {
621         /* Figure out how many entries to transfer */
622         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
623
624         if (!nr)
625                 return 0;
626
627         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
628                         sizeof(void *) *nr);
629
630         from->avail -= nr;
631         to->avail += nr;
632         return nr;
633 }
634
635 #ifndef CONFIG_NUMA
636
637 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
638 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
639
640 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
641                                                 int limit, gfp_t gfp)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
647 {
648 }
649
650 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
651 {
652         return 0;
653 }
654
655 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
656                 gfp_t flags)
657 {
658         return NULL;
659 }
660
661 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
662                  gfp_t flags, int nodeid)
663 {
664         return NULL;
665 }
666
667 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
668 {
669         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
670 }
671
672 #else   /* CONFIG_NUMA */
673
674 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
675 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
676
677 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
678                                                 int batch, gfp_t gfp)
679 {
680         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
681         struct alien_cache *alc = NULL;
682
683         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
684         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
685         spin_lock_init(&alc->lock);
686         return alc;
687 }
688
689 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
690 {
691         struct alien_cache **alc_ptr;
692         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
693         int i;
694
695         if (limit > 1)
696                 limit = 12;
697         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
698         if (!alc_ptr)
699                 return NULL;
700
701         for_each_node(i) {
702                 if (i == node || !node_online(i))
703                         continue;
704                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
705                 if (!alc_ptr[i]) {
706                         for (i--; i >= 0; i--)
707                                 kfree(alc_ptr[i]);
708                         kfree(alc_ptr);
709                         return NULL;
710                 }
711         }
712         return alc_ptr;
713 }
714
715 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
716 {
717         int i;
718
719         if (!alc_ptr)
720                 return;
721         for_each_node(i)
722             kfree(alc_ptr[i]);
723         kfree(alc_ptr);
724 }
725
726 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
727                                 struct array_cache *ac, int node,
728                                 struct list_head *list)
729 {
730         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
731
732         if (ac->avail) {
733                 spin_lock(&n->list_lock);
734                 /*
735                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
736                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
737                  * into the free lists and getting them back later.
738                  */
739                 if (n->shared)
740                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
741
742                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
743                 ac->avail = 0;
744                 spin_unlock(&n->list_lock);
745         }
746 }
747
748 /*
749  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
750  */
751 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
752 {
753         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
754
755         if (n->alien) {
756                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
757                 struct array_cache *ac;
758
759                 if (alc) {
760                         ac = &alc->ac;
761                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
762                                 LIST_HEAD(list);
763
764                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
765                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
766                                 slabs_destroy(cachep, &list);
767                         }
768                 }
769         }
770 }
771
772 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
773                                 struct alien_cache **alien)
774 {
775         int i = 0;
776         struct alien_cache *alc;
777         struct array_cache *ac;
778         unsigned long flags;
779
780         for_each_online_node(i) {
781                 alc = alien[i];
782                 if (alc) {
783                         LIST_HEAD(list);
784
785                         ac = &alc->ac;
786                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
787                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
788                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
789                         slabs_destroy(cachep, &list);
790                 }
791         }
792 }
793
794 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
795                                 int node, int page_node)
796 {
797         struct kmem_cache_node *n;
798         struct alien_cache *alien = NULL;
799         struct array_cache *ac;
800         LIST_HEAD(list);
801
802         n = get_node(cachep, node);
803         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
804         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
805                 alien = n->alien[page_node];
806                 ac = &alien->ac;
807                 spin_lock(&alien->lock);
808                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
809                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
810                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
811                 }
812                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
813                 spin_unlock(&alien->lock);
814                 slabs_destroy(cachep, &list);
815         } else {
816                 n = get_node(cachep, page_node);
817                 spin_lock(&n->list_lock);
818                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
819                 spin_unlock(&n->list_lock);
820                 slabs_destroy(cachep, &list);
821         }
822         return 1;
823 }
824
825 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
826 {
827         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
828         int node = numa_mem_id();
829         /*
830          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
831          * cache on this cpu.
832          */
833         if (likely(node == page_node))
834                 return 0;
835
836         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
837 }
838
839 /*
840  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
841  * warn about failures.
842  */
843 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
844 {
845         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
846 }
847 #endif
848
849 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
850 {
851         struct kmem_cache_node *n;
852
853         /*
854          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
855          * begin anything. Make sure some other cpu on this
856          * node has not already allocated this
857          */
858         n = get_node(cachep, node);
859         if (n) {
860                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
861                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
862                                 cachep->num;
863                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
864
865                 return 0;
866         }
867
868         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
869         if (!n)
870                 return -ENOMEM;
871
872         kmem_cache_node_init(n);
873         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
874                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
875
876         n->free_limit =
877                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
878
879         /*
880          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
881          * come and go.  slab_mutex is sufficient
882          * protection here.
883          */
884         cachep->node[node] = n;
885
886         return 0;
887 }
888
889 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
890 /*
891  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
892  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
893  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
894  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
895  * already in use.
896  *
897  * Must hold slab_mutex.
898  */
899 static int init_cache_node_node(int node)
900 {
901         int ret;
902         struct kmem_cache *cachep;
903
904         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
905                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
906                 if (ret)
907                         return ret;
908         }
909
910         return 0;
911 }
912 #endif
913
914 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
915                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
916 {
917         int ret = -ENOMEM;
918         struct kmem_cache_node *n;
919         struct array_cache *old_shared = NULL;
920         struct array_cache *new_shared = NULL;
921         struct alien_cache **new_alien = NULL;
922         LIST_HEAD(list);
923
924         if (use_alien_caches) {
925                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
926                 if (!new_alien)
927                         goto fail;
928         }
929
930         if (cachep->shared) {
931                 new_shared = alloc_arraycache(node,
932                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
933                 if (!new_shared)
934                         goto fail;
935         }
936
937         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
938         if (ret)
939                 goto fail;
940
941         n = get_node(cachep, node);
942         spin_lock_irq(&n->list_lock);
943         if (n->shared && force_change) {
944                 free_block(cachep, n->shared->entry,
945                                 n->shared->avail, node, &list);
946                 n->shared->avail = 0;
947         }
948
949         if (!n->shared || force_change) {
950                 old_shared = n->shared;
951                 n->shared = new_shared;
952                 new_shared = NULL;
953         }
954
955         if (!n->alien) {
956                 n->alien = new_alien;
957                 new_alien = NULL;
958         }
959
960         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
961         slabs_destroy(cachep, &list);
962
963         /*
964          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
965          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
966          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
967          * freed after synchronize_sched().
968          */
969         if (force_change)
970                 synchronize_sched();
971
972 fail:
973         kfree(old_shared);
974         kfree(new_shared);
975         free_alien_cache(new_alien);
976
977         return ret;
978 }
979
980 #ifdef CONFIG_SMP
981
982 static void cpuup_canceled(long cpu)
983 {
984         struct kmem_cache *cachep;
985         struct kmem_cache_node *n = NULL;
986         int node = cpu_to_mem(cpu);
987         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
988
989         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
990                 struct array_cache *nc;
991                 struct array_cache *shared;
992                 struct alien_cache **alien;
993                 LIST_HEAD(list);
994
995                 n = get_node(cachep, node);
996                 if (!n)
997                         continue;
998
999                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1000
1001                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1002                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1003
1004                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1005                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1006                 if (nc) {
1007                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1008                         nc->avail = 0;
1009                 }
1010
1011                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1012                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1013                         goto free_slab;
1014                 }
1015
1016                 shared = n->shared;
1017                 if (shared) {
1018                         free_block(cachep, shared->entry,
1019                                    shared->avail, node, &list);
1020                         n->shared = NULL;
1021                 }
1022
1023                 alien = n->alien;
1024                 n->alien = NULL;
1025
1026                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1027
1028                 kfree(shared);
1029                 if (alien) {
1030                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1031                         free_alien_cache(alien);
1032                 }
1033
1034 free_slab:
1035                 slabs_destroy(cachep, &list);
1036         }
1037         /*
1038          * In the previous loop, all the objects were freed to
1039          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1040          * shrink each nodelist to its limit.
1041          */
1042         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1043                 n = get_node(cachep, node);
1044                 if (!n)
1045                         continue;
1046                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1047         }
1048 }
1049
1050 static int cpuup_prepare(long cpu)
1051 {
1052         struct kmem_cache *cachep;
1053         int node = cpu_to_mem(cpu);
1054         int err;
1055
1056         /*
1057          * We need to do this right in the beginning since
1058          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1059          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1060          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1061          */
1062         err = init_cache_node_node(node);
1063         if (err < 0)
1064                 goto bad;
1065
1066         /*
1067          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1068          * array caches
1069          */
1070         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1071                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1072                 if (err)
1073                         goto bad;
1074         }
1075
1076         return 0;
1077 bad:
1078         cpuup_canceled(cpu);
1079         return -ENOMEM;
1080 }
1081
1082 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1083 {
1084         int err;
1085
1086         mutex_lock(&slab_mutex);
1087         err = cpuup_prepare(cpu);
1088         mutex_unlock(&slab_mutex);
1089         return err;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1094  * offline.
1095  *
1096  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1097  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1098  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1099  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1100  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1101  */
1102 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1103 {
1104         mutex_lock(&slab_mutex);
1105         cpuup_canceled(cpu);
1106         mutex_unlock(&slab_mutex);
1107         return 0;
1108 }
1109 #endif
1110
1111 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1112 {
1113         start_cpu_timer(cpu);
1114         return 0;
1115 }
1116
1117 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1118 {
1119         /*
1120          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1121          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1122          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1123          * timer.
1124          */
1125         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1126         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1127         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1128         return 0;
1129 }
1130
1131 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1132 /*
1133  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1134  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1135  * removed.
1136  *
1137  * Must hold slab_mutex.
1138  */
1139 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1140 {
1141         struct kmem_cache *cachep;
1142         int ret = 0;
1143
1144         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1145                 struct kmem_cache_node *n;
1146
1147                 n = get_node(cachep, node);
1148                 if (!n)
1149                         continue;
1150
1151                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1152
1153                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1154                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1155                         ret = -EBUSY;
1156                         break;
1157                 }
1158         }
1159         return ret;
1160 }
1161
1162 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1163                                         unsigned long action, void *arg)
1164 {
1165         struct memory_notify *mnb = arg;
1166         int ret = 0;
1167         int nid;
1168
1169         nid = mnb->status_change_nid;
1170         if (nid < 0)
1171                 goto out;
1172
1173         switch (action) {
1174         case MEM_GOING_ONLINE:
1175                 mutex_lock(&slab_mutex);
1176                 ret = init_cache_node_node(nid);
1177                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1178                 break;
1179         case MEM_GOING_OFFLINE:
1180                 mutex_lock(&slab_mutex);
1181                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1182                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1183                 break;
1184         case MEM_ONLINE:
1185         case MEM_OFFLINE:
1186         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1187         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1188                 break;
1189         }
1190 out:
1191         return notifier_from_errno(ret);
1192 }
1193 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1194
1195 /*
1196  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1197  */
1198 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1199                                 int nodeid)
1200 {
1201         struct kmem_cache_node *ptr;
1202
1203         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1204         BUG_ON(!ptr);
1205
1206         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1207         /*
1208          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1209          */
1210         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1211
1212         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1213         cachep->node[nodeid] = ptr;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1218  * size of kmem_cache_node.
1219  */
1220 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1221 {
1222         int node;
1223
1224         for_each_online_node(node) {
1225                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1226                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1227                     REAPTIMEOUT_NODE +
1228                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1229         }
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1234  * before smp_init().
1235  */
1236 void __init kmem_cache_init(void)
1237 {
1238         int i;
1239
1240         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1241                                         sizeof(struct rcu_head));
1242         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1243
1244         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1245                 use_alien_caches = 0;
1246
1247         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1248                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1249
1250         /*
1251          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1252          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1253          * not overridden on the command line.
1254          */
1255         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1256                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1257
1258         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1259          * from caches that do not exist yet:
1260          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1261          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1262          *    kmem_cache is statically allocated.
1263          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1264          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1265          *    array at the end of the bootstrap.
1266          * 2) Create the first kmalloc cache.
1267          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1268          *    An __init data area is used for the head array.
1269          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1270          *    head arrays.
1271          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1272          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1273          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1274          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1275          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1276          */
1277
1278         /* 1) create the kmem_cache */
1279
1280         /*
1281          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1282          */
1283         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1284                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1285                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1286                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1287         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1288         slab_state = PARTIAL;
1289
1290         /*
1291          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1292          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1293          */
1294         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1295                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1296         slab_state = PARTIAL_NODE;
1297         setup_kmalloc_cache_index_table();
1298
1299         slab_early_init = 0;
1300
1301         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1302         {
1303                 int nid;
1304
1305                 for_each_online_node(nid) {
1306                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1307
1308                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1309                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1310                 }
1311         }
1312
1313         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1314 }
1315
1316 void __init kmem_cache_init_late(void)
1317 {
1318         struct kmem_cache *cachep;
1319
1320         slab_state = UP;
1321
1322         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1323         mutex_lock(&slab_mutex);
1324         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1325                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1326                         BUG();
1327         mutex_unlock(&slab_mutex);
1328
1329         /* Done! */
1330         slab_state = FULL;
1331
1332 #ifdef CONFIG_NUMA
1333         /*
1334          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1335          * node.
1336          */
1337         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1338 #endif
1339
1340         /*
1341          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1342          * of the kernel is not yet operational.
1343          */
1344 }
1345
1346 static int __init cpucache_init(void)
1347 {
1348         int ret;
1349
1350         /*
1351          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1352          */
1353         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1354                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1355         WARN_ON(ret < 0);
1356
1357         /* Done! */
1358         slab_state = FULL;
1359         return 0;
1360 }
1361 __initcall(cpucache_init);
1362
1363 static noinline void
1364 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1365 {
1366 #if DEBUG
1367         struct kmem_cache_node *n;
1368         struct page *page;
1369         unsigned long flags;
1370         int node;
1371         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1372                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1373
1374         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1375                 return;
1376
1377         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1378                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1379         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1380                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1381
1382         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1383                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1384                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1385
1386                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1387                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1388                         active_objs += cachep->num;
1389                         active_slabs++;
1390                 }
1391                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1392                         active_objs += page->active;
1393                         active_slabs++;
1394                 }
1395                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1396                         num_slabs++;
1397
1398                 free_objects += n->free_objects;
1399                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1400
1401                 num_slabs += active_slabs;
1402                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1403                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1404                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1405                         free_objects);
1406         }
1407 #endif
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1412  * kmem_cache_node ->list_lock.
1413  *
1414  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1415  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1416  * would be relatively rare and ignorable.
1417  */
1418 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1419                                                                 int nodeid)
1420 {
1421         struct page *page;
1422         int nr_pages;
1423
1424         flags |= cachep->allocflags;
1425         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1426                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1427
1428         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1429         if (!page) {
1430                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1431                 return NULL;
1432         }
1433
1434         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1435                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1436                 return NULL;
1437         }
1438
1439         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1440         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1441                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1442                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1443         else
1444                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1445                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1446
1447         __SetPageSlab(page);
1448         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1449         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1450                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1451
1452         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1453                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1454
1455                 if (cachep->ctor)
1456                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1457                 else
1458                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1459         }
1460
1461         return page;
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Interface to system's page release.
1466  */
1467 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1468 {
1469         int order = cachep->gfporder;
1470         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1471
1472         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1473
1474         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1475                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1476                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1477         else
1478                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1479                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1480
1481         BUG_ON(!PageSlab(page));
1482         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1483         __ClearPageSlab(page);
1484         page_mapcount_reset(page);
1485         page->mapping = NULL;
1486
1487         if (current->reclaim_state)
1488                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1489         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1490         __free_pages(page, order);
1491 }
1492
1493 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1494 {
1495         struct kmem_cache *cachep;
1496         struct page *page;
1497
1498         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1499         cachep = page->slab_cache;
1500
1501         kmem_freepages(cachep, page);
1502 }
1503
1504 #if DEBUG
1505 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1506 {
1507         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1508                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1509                 return true;
1510
1511         return false;
1512 }
1513
1514 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1515 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1516                             unsigned long caller)
1517 {
1518         int size = cachep->object_size;
1519
1520         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1521
1522         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1523                 return;
1524
1525         *addr++ = 0x12345678;
1526         *addr++ = caller;
1527         *addr++ = smp_processor_id();
1528         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1529         {
1530                 unsigned long *sptr = &caller;
1531                 unsigned long svalue;
1532
1533                 while (!kstack_end(sptr)) {
1534                         svalue = *sptr++;
1535                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1536                                 *addr++ = svalue;
1537                                 size -= sizeof(unsigned long);
1538                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1539                                         break;
1540                         }
1541                 }
1542
1543         }
1544         *addr++ = 0x87654321;
1545 }
1546
1547 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1548                                 int map, unsigned long caller)
1549 {
1550         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1551                 return;
1552
1553         if (caller)
1554                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1555
1556         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1557 }
1558
1559 #else
1560 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1561                                 int map, unsigned long caller) {}
1562
1563 #endif
1564
1565 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1566 {
1567         int size = cachep->object_size;
1568         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1569
1570         memset(addr, val, size);
1571         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1572 }
1573
1574 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1575 {
1576         int i;
1577         unsigned char error = 0;
1578         int bad_count = 0;
1579
1580         pr_err("%03x: ", offset);
1581         for (i = 0; i < limit; i++) {
1582                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1583                         error = data[offset + i];
1584                         bad_count++;
1585                 }
1586         }
1587         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1588                         &data[offset], limit, 1);
1589
1590         if (bad_count == 1) {
1591                 error ^= POISON_FREE;
1592                 if (!(error & (error - 1))) {
1593                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1594 #ifdef CONFIG_X86
1595                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1596 #else
1597                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1598 #endif
1599                 }
1600         }
1601 }
1602 #endif
1603
1604 #if DEBUG
1605
1606 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1607 {
1608         int i, size;
1609         char *realobj;
1610
1611         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1612                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1613                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1614                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1615         }
1616
1617         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1618                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1619                        *dbg_userword(cachep, objp),
1620                        *dbg_userword(cachep, objp));
1621         }
1622         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1623         size = cachep->object_size;
1624         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1625                 int limit;
1626                 limit = 16;
1627                 if (i + limit > size)
1628                         limit = size - i;
1629                 dump_line(realobj, i, limit);
1630         }
1631 }
1632
1633 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1634 {
1635         char *realobj;
1636         int size, i;
1637         int lines = 0;
1638
1639         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1640                 return;
1641
1642         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1643         size = cachep->object_size;
1644
1645         for (i = 0; i < size; i++) {
1646                 char exp = POISON_FREE;
1647                 if (i == size - 1)
1648                         exp = POISON_END;
1649                 if (realobj[i] != exp) {
1650                         int limit;
1651                         /* Mismatch ! */
1652                         /* Print header */
1653                         if (lines == 0) {
1654                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1655                                        print_tainted(), cachep->name,
1656                                        realobj, size);
1657                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1658                         }
1659                         /* Hexdump the affected line */
1660                         i = (i / 16) * 16;
1661                         limit = 16;
1662                         if (i + limit > size)
1663                                 limit = size - i;
1664                         dump_line(realobj, i, limit);
1665                         i += 16;
1666                         lines++;
1667                         /* Limit to 5 lines */
1668                         if (lines > 5)
1669                                 break;
1670                 }
1671         }
1672         if (lines != 0) {
1673                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1674                  * exist:
1675                  */
1676                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1677                 unsigned int objnr;
1678
1679                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1680                 if (objnr) {
1681                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1682                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1683                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1684                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1685                 }
1686                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1687                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1688                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1689                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1690                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1691                 }
1692         }
1693 }
1694 #endif
1695
1696 #if DEBUG
1697 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1698                                                 struct page *page)
1699 {
1700         int i;
1701
1702         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1703                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1704                         POISON_FREE);
1705         }
1706
1707         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1708                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1709
1710                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1711                         check_poison_obj(cachep, objp);
1712                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1713                 }
1714                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1715                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1716                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1717                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1718                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1719                 }
1720         }
1721 }
1722 #else
1723 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1724                                                 struct page *page)
1725 {
1726 }
1727 #endif
1728
1729 /**
1730  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1731  * @cachep: cache pointer being destroyed
1732  * @page: page pointer being destroyed
1733  *
1734  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1735  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1736  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1737  */
1738 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1739 {
1740         void *freelist;
1741
1742         freelist = page->freelist;
1743         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1744         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1745                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1746         else
1747                 kmem_freepages(cachep, page);
1748
1749         /*
1750          * From now on, we don't use freelist
1751          * although actual page can be freed in rcu context
1752          */
1753         if (OFF_SLAB(cachep))
1754                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1755 }
1756
1757 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1758 {
1759         struct page *page, *n;
1760
1761         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1762                 list_del(&page->lru);
1763                 slab_destroy(cachep, page);
1764         }
1765 }
1766
1767 /**
1768  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1769  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1770  * @size: size of objects to be created in this cache.
1771  * @flags: slab allocation flags
1772  *
1773  * Also calculates the number of objects per slab.
1774  *
1775  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1776  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1777  * towards high-order requests, this should be changed.
1778  */
1779 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1780                                 size_t size, unsigned long flags)
1781 {
1782         size_t left_over = 0;
1783         int gfporder;
1784
1785         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1786                 unsigned int num;
1787                 size_t remainder;
1788
1789                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1790                 if (!num)
1791                         continue;
1792
1793                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1794                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1795                         break;
1796
1797                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1798                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1799                         size_t freelist_size;
1800
1801                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1802                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1803                         if (!freelist_cache)
1804                                 continue;
1805
1806                         /*
1807                          * Needed to avoid possible looping condition
1808                          * in cache_grow_begin()
1809                          */
1810                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1811                                 continue;
1812
1813                         /* check if off slab has enough benefit */
1814                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1815                                 continue;
1816                 }
1817
1818                 /* Found something acceptable - save it away */
1819                 cachep->num = num;
1820                 cachep->gfporder = gfporder;
1821                 left_over = remainder;
1822
1823                 /*
1824                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1825                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1826                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1827                  */
1828                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1829                         break;
1830
1831                 /*
1832                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1833                  * currently bad for the gfp()s.
1834                  */
1835                 if (gfporder >= slab_max_order)
1836                         break;
1837
1838                 /*
1839                  * Acceptable internal fragmentation?
1840                  */
1841                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1842                         break;
1843         }
1844         return left_over;
1845 }
1846
1847 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1848                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1849 {
1850         int cpu;
1851         size_t size;
1852         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1853
1854         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1855         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1856
1857         if (!cpu_cache)
1858                 return NULL;
1859
1860         for_each_possible_cpu(cpu) {
1861                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1862                                 entries, batchcount);
1863         }
1864
1865         return cpu_cache;
1866 }
1867
1868 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1869 {
1870         if (slab_state >= FULL)
1871                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1872
1873         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1874         if (!cachep->cpu_cache)
1875                 return 1;
1876
1877         if (slab_state == DOWN) {
1878                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1879                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1880         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1881                 /* For kmem_cache_node */
1882                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1883         } else {
1884                 int node;
1885
1886                 for_each_online_node(node) {
1887                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1888                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1889                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1890                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1891                 }
1892         }
1893
1894         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1895                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1896                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1897
1898         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1899         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1900         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1901         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1902         cachep->batchcount = 1;
1903         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1904         return 0;
1905 }
1906
1907 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1908         unsigned long flags, const char *name,
1909         void (*ctor)(void *))
1910 {
1911         return flags;
1912 }
1913
1914 struct kmem_cache *
1915 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1916                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1917 {
1918         struct kmem_cache *cachep;
1919
1920         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1921         if (cachep) {
1922                 cachep->refcount++;
1923
1924                 /*
1925                  * Adjust the object sizes so that we clear
1926                  * the complete object on kzalloc.
1927                  */
1928                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1929         }
1930         return cachep;
1931 }
1932
1933 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1934                         size_t size, unsigned long flags)
1935 {
1936         size_t left;
1937
1938         cachep->num = 0;
1939
1940         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1941                 return false;
1942
1943         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1944                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1945         if (!cachep->num)
1946                 return false;
1947
1948         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1949                 return false;
1950
1951         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1952
1953         return true;
1954 }
1955
1956 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1957                         size_t size, unsigned long flags)
1958 {
1959         size_t left;
1960
1961         cachep->num = 0;
1962
1963         /*
1964          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1965          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1966          */
1967         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1968                 return false;
1969
1970         /*
1971          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1972          * off-slab (should allow better packing of objs).
1973          */
1974         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1975         if (!cachep->num)
1976                 return false;
1977
1978         /*
1979          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1980          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1981          */
1982         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1983                 return false;
1984
1985         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1986
1987         return true;
1988 }
1989
1990 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1991                         size_t size, unsigned long flags)
1992 {
1993         size_t left;
1994
1995         cachep->num = 0;
1996
1997         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1998         if (!cachep->num)
1999                 return false;
2000
2001         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2002
2003         return true;
2004 }
2005
2006 /**
2007  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2008  * @cachep: cache management descriptor
2009  * @flags: SLAB flags
2010  *
2011  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2012  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2013  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2014  *
2015  * The flags are
2016  *
2017  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2018  * to catch references to uninitialised memory.
2019  *
2020  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2021  * for buffer overruns.
2022  *
2023  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2024  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2025  * as davem.
2026  */
2027 int
2028 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2029 {
2030         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2031         gfp_t gfp;
2032         int err;
2033         size_t size = cachep->size;
2034
2035 #if DEBUG
2036 #if FORCED_DEBUG
2037         /*
2038          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2039          * large objects, if the increased size would increase the object size
2040          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2041          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2042          */
2043         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2044                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2045                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2046         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2047                 flags |= SLAB_POISON;
2048 #endif
2049 #endif
2050
2051         /*
2052          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2053          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2054          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2055          */
2056         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2057                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2058                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2059         }
2060
2061         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2062                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2063                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2064                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2065                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2066                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2067         }
2068
2069         /* 3) caller mandated alignment */
2070         if (ralign < cachep->align) {
2071                 ralign = cachep->align;
2072         }
2073         /* disable debug if necessary */
2074         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2075                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2076         /*
2077          * 4) Store it.
2078          */
2079         cachep->align = ralign;
2080         cachep->colour_off = cache_line_size();
2081         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2082         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2083                 cachep->colour_off = cachep->align;
2084
2085         if (slab_is_available())
2086                 gfp = GFP_KERNEL;
2087         else
2088                 gfp = GFP_NOWAIT;
2089
2090 #if DEBUG
2091
2092         /*
2093          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2094          * into align above.
2095          */
2096         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2097                 /* add space for red zone words */
2098                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2099                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2100         }
2101         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2102                 /* user store requires one word storage behind the end of
2103                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2104                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2105                  */
2106                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2107                         size += REDZONE_ALIGN;
2108                 else
2109                         size += BYTES_PER_WORD;
2110         }
2111 #endif
2112
2113         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2114
2115         size = ALIGN(size, cachep->align);
2116         /*
2117          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2118          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2119          */
2120         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2121                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2122
2123 #if DEBUG
2124         /*
2125          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2126          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2127          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2128          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2129          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2130          */
2131         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2132                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2133                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2134                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2135
2136                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2137                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2138                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2139                                 size = tmp_size;
2140                                 goto done;
2141                         }
2142                 }
2143         }
2144 #endif
2145
2146         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2147                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2148                 goto done;
2149         }
2150
2151         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2152                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2153                 goto done;
2154         }
2155
2156         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2157                 goto done;
2158
2159         return -E2BIG;
2160
2161 done:
2162         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2163         cachep->flags = flags;
2164         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2165         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2166                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2167         cachep->size = size;
2168         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2169
2170 #if DEBUG
2171         /*
2172          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2173          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2174          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2175          */
2176         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2177                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2178                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2179                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2180 #endif
2181
2182         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2183                 cachep->freelist_cache =
2184                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2185         }
2186
2187         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2188         if (err) {
2189                 __kmem_cache_release(cachep);
2190                 return err;
2191         }
2192
2193         return 0;
2194 }
2195
2196 #if DEBUG
2197 static void check_irq_off(void)
2198 {
2199         BUG_ON(!irqs_disabled());
2200 }
2201
2202 static void check_irq_on(void)
2203 {
2204         BUG_ON(irqs_disabled());
2205 }
2206
2207 static void check_mutex_acquired(void)
2208 {
2209         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2210 }
2211
2212 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2213 {
2214 #ifdef CONFIG_SMP
2215         check_irq_off();
2216         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2217 #endif
2218 }
2219
2220 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2221 {
2222 #ifdef CONFIG_SMP
2223         check_irq_off();
2224         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2225 #endif
2226 }
2227
2228 #else
2229 #define check_irq_off() do { } while(0)
2230 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2231 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2232 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2233 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2234 #endif
2235
2236 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2237                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2238 {
2239         int tofree;
2240
2241         if (!ac || !ac->avail)
2242                 return;
2243
2244         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2245         if (tofree > ac->avail)
2246                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2247
2248         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2249         ac->avail -= tofree;
2250         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2251 }
2252
2253 static void do_drain(void *arg)
2254 {
2255         struct kmem_cache *cachep = arg;
2256         struct array_cache *ac;
2257         int node = numa_mem_id();
2258         struct kmem_cache_node *n;
2259         LIST_HEAD(list);
2260
2261         check_irq_off();
2262         ac = cpu_cache_get(cachep);
2263         n = get_node(cachep, node);
2264         spin_lock(&n->list_lock);
2265         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2266         spin_unlock(&n->list_lock);
2267         slabs_destroy(cachep, &list);
2268         ac->avail = 0;
2269 }
2270
2271 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2272 {
2273         struct kmem_cache_node *n;
2274         int node;
2275         LIST_HEAD(list);
2276
2277         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2278         check_irq_on();
2279         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2280                 if (n->alien)
2281                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2282
2283         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2284                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2285                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2286                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2287
2288                 slabs_destroy(cachep, &list);
2289         }
2290 }
2291
2292 /*
2293  * Remove slabs from the list of free slabs.
2294  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2295  *
2296  * Returns the actual number of slabs released.
2297  */
2298 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2299                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2300 {
2301         struct list_head *p;
2302         int nr_freed;
2303         struct page *page;
2304
2305         nr_freed = 0;
2306         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2307
2308                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2309                 p = n->slabs_free.prev;
2310                 if (p == &n->slabs_free) {
2311                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2312                         goto out;
2313                 }
2314
2315                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2316                 list_del(&page->lru);
2317                 /*
2318                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2319                  * to the cache.
2320                  */
2321                 n->free_objects -= cache->num;
2322                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2323                 slab_destroy(cache, page);
2324                 nr_freed++;
2325         }
2326 out:
2327         return nr_freed;
2328 }
2329
2330 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep, bool deactivate)
2331 {
2332         int ret = 0;
2333         int node;
2334         struct kmem_cache_node *n;
2335
2336         drain_cpu_caches(cachep);
2337
2338         check_irq_on();
2339         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2340                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2341
2342                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2343                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2344         }
2345         return (ret ? 1 : 0);
2346 }
2347
2348 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2349 {
2350         return __kmem_cache_shrink(cachep, false);
2351 }
2352
2353 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2354 {
2355         int i;
2356         struct kmem_cache_node *n;
2357
2358         cache_random_seq_destroy(cachep);
2359
2360         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2361
2362         /* NUMA: free the node structures */
2363         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2364                 kfree(n->shared);
2365                 free_alien_cache(n->alien);
2366                 kfree(n);
2367                 cachep->node[i] = NULL;
2368         }
2369 }
2370
2371 /*
2372  * Get the memory for a slab management obj.
2373  *
2374  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2375  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2376  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2377  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2378  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2379  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2380  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2381  *
2382  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2383  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2384  */
2385 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2386                                    struct page *page, int colour_off,
2387                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2388 {
2389         void *freelist;
2390         void *addr = page_address(page);
2391
2392         page->s_mem = addr + colour_off;
2393         page->active = 0;
2394
2395         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2396                 freelist = NULL;
2397         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2398                 /* Slab management obj is off-slab. */
2399                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2400                                               local_flags, nodeid);
2401                 if (!freelist)
2402                         return NULL;
2403         } else {
2404                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2405                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2406                                 cachep->freelist_size;
2407         }
2408
2409         return freelist;
2410 }
2411
2412 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2413 {
2414         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2415 }
2416
2417 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2418                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2419 {
2420         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2421 }
2422
2423 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2424 {
2425 #if DEBUG
2426         int i;
2427
2428         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2429                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2430
2431                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2432                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2433
2434                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2435                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2436                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2437                 }
2438                 /*
2439                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2440                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2441                  * They must also be threaded.
2442                  */
2443                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2444                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2445                                                    objp + obj_offset(cachep));
2446                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2447                         kasan_poison_object_data(
2448                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2449                 }
2450
2451                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2452                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2453                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2454                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2455                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2456                 }
2457                 /* need to poison the objs? */
2458                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2459                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2460                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2461                 }
2462         }
2463 #endif
2464 }
2465
2466 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2467 /* Hold information during a freelist initialization */
2468 union freelist_init_state {
2469         struct {
2470                 unsigned int pos;
2471                 unsigned int *list;
2472                 unsigned int count;
2473                 unsigned int rand;
2474         };
2475         struct rnd_state rnd_state;
2476 };
2477
2478 /*
2479  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2480  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2481  */
2482 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2483                                 struct kmem_cache *cachep,
2484                                 unsigned int count)
2485 {
2486         bool ret;
2487         unsigned int rand;
2488
2489         /* Use best entropy available to define a random shift */
2490         rand = get_random_int();
2491
2492         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2493         if (!cachep->random_seq) {
2494                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2495                 ret = false;
2496         } else {
2497                 state->list = cachep->random_seq;
2498                 state->count = count;
2499                 state->pos = 0;
2500                 state->rand = rand;
2501                 ret = true;
2502         }
2503         return ret;
2504 }
2505
2506 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2507 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2508 {
2509         return (state->list[state->pos++] + state->rand) % state->count;
2510 }
2511
2512 /* Swap two freelist entries */
2513 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2514 {
2515         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2516                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2517 }
2518
2519 /*
2520  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2521  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2522  */
2523 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2524 {
2525         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2526         union freelist_init_state state;
2527         bool precomputed;
2528
2529         if (count < 2)
2530                 return false;
2531
2532         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2533
2534         /* Take a random entry as the objfreelist */
2535         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2536                 if (!precomputed)
2537                         objfreelist = count - 1;
2538                 else
2539                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2540                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2541                                                 obj_offset(cachep);
2542                 count--;
2543         }
2544
2545         /*
2546          * On early boot, generate the list dynamically.
2547          * Later use a pre-computed list for speed.
2548          */
2549         if (!precomputed) {
2550                 for (i = 0; i < count; i++)
2551                         set_free_obj(page, i, i);
2552
2553                 /* Fisher-Yates shuffle */
2554                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2555                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2556                         rand %= (i + 1);
2557                         swap_free_obj(page, i, rand);
2558                 }
2559         } else {
2560                 for (i = 0; i < count; i++)
2561                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2562         }
2563
2564         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2565                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2566
2567         return true;
2568 }
2569 #else
2570 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2571                                 struct page *page)
2572 {
2573         return false;
2574 }
2575 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2576
2577 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2578                             struct page *page)
2579 {
2580         int i;
2581         void *objp;
2582         bool shuffled;
2583
2584         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2585
2586         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2587         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2588
2589         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2590                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2591                                                 obj_offset(cachep);
2592         }
2593
2594         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2595                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2596                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2597
2598                 /* constructor could break poison info */
2599                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2600                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2601                         cachep->ctor(objp);
2602                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2603                 }
2604
2605                 if (!shuffled)
2606                         set_free_obj(page, i, i);
2607         }
2608 }
2609
2610 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2611 {
2612         void *objp;
2613
2614         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2615         page->active++;
2616
2617 #if DEBUG
2618         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2619                 set_store_user_dirty(cachep);
2620 #endif
2621
2622         return objp;
2623 }
2624
2625 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2626                         struct page *page, void *objp)
2627 {
2628         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2629 #if DEBUG
2630         unsigned int i;
2631
2632         /* Verify double free bug */
2633         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2634                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2635                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2636                                cachep->name, objp);
2637                         BUG();
2638                 }
2639         }
2640 #endif
2641         page->active--;
2642         if (!page->freelist)
2643                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2644
2645         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2650  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2651  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2652  */
2653 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2654                            void *freelist)
2655 {
2656         page->slab_cache = cache;
2657         page->freelist = freelist;
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2662  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2663  */
2664 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2665                                 gfp_t flags, int nodeid)
2666 {
2667         void *freelist;
2668         size_t offset;
2669         gfp_t local_flags;
2670         int page_node;
2671         struct kmem_cache_node *n;
2672         struct page *page;
2673
2674         /*
2675          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2676          * critical path in kmem_cache_alloc().
2677          */
2678         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2679                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2680                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2681                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2682                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2683                 dump_stack();
2684         }
2685         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2686
2687         check_irq_off();
2688         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2689                 local_irq_enable();
2690
2691         /*
2692          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2693          * 'nodeid'.
2694          */
2695         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2696         if (!page)
2697                 goto failed;
2698
2699         page_node = page_to_nid(page);
2700         n = get_node(cachep, page_node);
2701
2702         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2703         n->colour_next++;
2704         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2705                 n->colour_next = 0;
2706
2707         offset = n->colour_next;
2708         if (offset >= cachep->colour)
2709                 offset = 0;
2710
2711         offset *= cachep->colour_off;
2712
2713         /* Get slab management. */
2714         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2715                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2716         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2717                 goto opps1;
2718
2719         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2720
2721         kasan_poison_slab(page);
2722         cache_init_objs(cachep, page);
2723
2724         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2725                 local_irq_disable();
2726
2727         return page;
2728
2729 opps1:
2730         kmem_freepages(cachep, page);
2731 failed:
2732         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2733                 local_irq_disable();
2734         return NULL;
2735 }
2736
2737 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2738 {
2739         struct kmem_cache_node *n;
2740         void *list = NULL;
2741
2742         check_irq_off();
2743
2744         if (!page)
2745                 return;
2746
2747         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2748         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2749
2750         spin_lock(&n->list_lock);
2751         if (!page->active)
2752                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2753         else
2754                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2755         STATS_INC_GROWN(cachep);
2756         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2757         spin_unlock(&n->list_lock);
2758
2759         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2760 }
2761
2762 #if DEBUG
2763
2764 /*
2765  * Perform extra freeing checks:
2766  * - detect bad pointers.
2767  * - POISON/RED_ZONE checking
2768  */
2769 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2770 {
2771         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2772                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2773                        (unsigned long)objp);
2774                 BUG();
2775         }
2776 }
2777
2778 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2779 {
2780         unsigned long long redzone1, redzone2;
2781
2782         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2783         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2784
2785         /*
2786          * Redzone is ok.
2787          */
2788         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2789                 return;
2790
2791         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2792                 slab_error(cache, "double free detected");
2793         else
2794                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2795
2796         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2797                obj, redzone1, redzone2);
2798 }
2799
2800 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2801                                    unsigned long caller)
2802 {
2803         unsigned int objnr;
2804         struct page *page;
2805
2806         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2807
2808         objp -= obj_offset(cachep);
2809         kfree_debugcheck(objp);
2810         page = virt_to_head_page(objp);
2811
2812         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2813                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2814                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2815                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2816         }
2817         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2818                 set_store_user_dirty(cachep);
2819                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2820         }
2821
2822         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2823
2824         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2825         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2826
2827         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2828                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2829                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2830         }
2831         return objp;
2832 }
2833
2834 #else
2835 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2836 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2837 #endif
2838
2839 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2840                                                 void **list)
2841 {
2842 #if DEBUG
2843         void *next = *list;
2844         void *objp;
2845
2846         while (next) {
2847                 objp = next - obj_offset(cachep);
2848                 next = *(void **)next;
2849                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2850         }
2851 #endif
2852 }
2853
2854 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2855                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2856                                 void **list)
2857 {
2858         /* move slabp to correct slabp list: */
2859         list_del(&page->lru);
2860         if (page->active == cachep->num) {
2861                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2862                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2863 #if DEBUG
2864                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2865                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2866                                 void **objp = page->freelist;
2867
2868                                 *objp = *list;
2869                                 *list = objp;
2870                         }
2871 #endif
2872                         page->freelist = NULL;
2873                 }
2874         } else
2875                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2876 }
2877
2878 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2879 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2880                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2881 {
2882         if (!page)
2883                 return NULL;
2884
2885         if (pfmemalloc)
2886                 return page;
2887
2888         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2889                 return page;
2890
2891         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2892         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2893                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2894                 return page;
2895         }
2896
2897         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2898         list_del(&page->lru);
2899         if (!page->active)
2900                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2901         else
2902                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2903
2904         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2905                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2906                         return page;
2907         }
2908
2909         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2910                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2911                         return page;
2912         }
2913
2914         return NULL;
2915 }
2916
2917 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2918 {
2919         struct page *page;
2920
2921         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2922                         struct page, lru);
2923         if (!page) {
2924                 n->free_touched = 1;
2925                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2926                                 struct page, lru);
2927         }
2928
2929         if (sk_memalloc_socks())
2930                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2931
2932         return page;
2933 }
2934
2935 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2936                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2937 {
2938         struct page *page;
2939         void *obj;
2940         void *list = NULL;
2941
2942         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2943                 return NULL;
2944
2945         spin_lock(&n->list_lock);
2946         page = get_first_slab(n, true);
2947         if (!page) {
2948                 spin_unlock(&n->list_lock);
2949                 return NULL;
2950         }
2951
2952         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2953         n->free_objects--;
2954
2955         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2956
2957         spin_unlock(&n->list_lock);
2958         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2959
2960         return obj;
2961 }
2962
2963 /*
2964  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2965  * or cache_grow_end() for new slab
2966  */
2967 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2968                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2969 {
2970         /*
2971          * There must be at least one object available for
2972          * allocation.
2973          */
2974         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2975
2976         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2977                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2978                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2979                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2980
2981                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2982         }
2983
2984         return batchcount;
2985 }
2986
2987 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2988 {
2989         int batchcount;
2990         struct kmem_cache_node *n;
2991         struct array_cache *ac, *shared;
2992         int node;
2993         void *list = NULL;
2994         struct page *page;
2995
2996         check_irq_off();
2997         node = numa_mem_id();
2998
2999         ac = cpu_cache_get(cachep);
3000         batchcount = ac->batchcount;
3001         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3002                 /*
3003                  * If there was little recent activity on this cache, then
3004                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3005                  * refill bouncing.
3006                  */
3007                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3008         }
3009         n = get_node(cachep, node);
3010
3011         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3012         shared = READ_ONCE(n->shared);
3013         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3014                 goto direct_grow;
3015
3016         spin_lock(&n->list_lock);
3017         shared = READ_ONCE(n->shared);
3018
3019         /* See if we can refill from the shared array */
3020         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3021                 shared->touched = 1;
3022                 goto alloc_done;
3023         }
3024
3025         while (batchcount > 0) {
3026                 /* Get slab alloc is to come from. */
3027                 page = get_first_slab(n, false);
3028                 if (!page)
3029                         goto must_grow;
3030
3031                 check_spinlock_acquired(cachep);
3032
3033                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3034                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3035         }
3036
3037 must_grow:
3038         n->free_objects -= ac->avail;
3039 alloc_done:
3040         spin_unlock(&n->list_lock);
3041         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3042
3043 direct_grow:
3044         if (unlikely(!ac->avail)) {
3045                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3046                 if (sk_memalloc_socks()) {
3047                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3048
3049                         if (obj)
3050                                 return obj;
3051                 }
3052
3053                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3054
3055                 /*
3056                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3057                  * then ac could change.
3058                  */
3059                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3060                 if (!ac->avail && page)
3061                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3062                 cache_grow_end(cachep, page);
3063
3064                 if (!ac->avail)
3065                         return NULL;
3066         }
3067         ac->touched = 1;
3068
3069         return ac->entry[--ac->avail];
3070 }
3071
3072 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3073                                                 gfp_t flags)
3074 {
3075         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3076 }
3077
3078 #if DEBUG
3079 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3080                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3081 {
3082         if (!objp)
3083                 return objp;
3084         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3085                 check_poison_obj(cachep, objp);
3086                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3087                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3088         }
3089         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3090                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3091
3092         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3093                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3094                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3095                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3096                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3097                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3098                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3099                 }
3100                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3101                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3102         }
3103
3104         objp += obj_offset(cachep);
3105         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3106                 cachep->ctor(objp);
3107         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3108             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3109                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3110                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3111         }
3112         return objp;
3113 }
3114 #else
3115 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3116 #endif
3117
3118 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3119 {
3120         void *objp;
3121         struct array_cache *ac;
3122
3123         check_irq_off();
3124
3125         ac = cpu_cache_get(cachep);
3126         if (likely(ac->avail)) {
3127                 ac->touched = 1;
3128                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3129
3130                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3131                 goto out;
3132         }
3133
3134         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3135         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3136         /*
3137          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3138          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3139          */
3140         ac = cpu_cache_get(cachep);
3141
3142 out:
3143         /*
3144          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3145          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3146          * treat the array pointers as a reference to the object.
3147          */
3148         if (objp)
3149                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3150         return objp;
3151 }
3152
3153 #ifdef CONFIG_NUMA
3154 /*
3155  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3156  *
3157  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3158  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3159  */
3160 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3161 {
3162         int nid_alloc, nid_here;
3163
3164         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3165                 return NULL;
3166         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3167         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3168                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3169         else if (current->mempolicy)
3170                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3171         if (nid_alloc != nid_here)
3172                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3173         return NULL;
3174 }
3175
3176 /*
3177  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3178  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3179  * available node for available objects. If that fails then we
3180  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3181  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3182  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3183  */
3184 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3185 {
3186         struct zonelist *zonelist;
3187         struct zoneref *z;
3188         struct zone *zone;
3189         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3190         void *obj = NULL;
3191         struct page *page;
3192         int nid;
3193         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3194
3195         if (flags & __GFP_THISNODE)
3196                 return NULL;
3197
3198 retry_cpuset:
3199         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3200         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3201
3202 retry:
3203         /*
3204          * Look through allowed nodes for objects available
3205          * from existing per node queues.
3206          */
3207         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3208                 nid = zone_to_nid(zone);
3209
3210                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3211                         get_node(cache, nid) &&
3212                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3213                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3214                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3215                                 if (obj)
3216                                         break;
3217                 }
3218         }
3219
3220         if (!obj) {
3221                 /*
3222                  * This allocation will be performed within the constraints
3223                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3224                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3225                  * set and go into memory reserves if necessary.
3226                  */
3227                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3228                 cache_grow_end(cache, page);
3229                 if (page) {
3230                         nid = page_to_nid(page);
3231                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3232                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3233
3234                         /*
3235                          * Another processor may allocate the objects in
3236                          * the slab since we are not holding any locks.
3237                          */
3238                         if (!obj)
3239                                 goto retry;
3240                 }
3241         }
3242
3243         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3244                 goto retry_cpuset;
3245         return obj;
3246 }
3247
3248 /*
3249  * A interface to enable slab creation on nodeid
3250  */
3251 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3252                                 int nodeid)
3253 {
3254         struct page *page;
3255         struct kmem_cache_node *n;
3256         void *obj = NULL;
3257         void *list = NULL;
3258
3259         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3260         n = get_node(cachep, nodeid);
3261         BUG_ON(!n);
3262
3263         check_irq_off();
3264         spin_lock(&n->list_lock);
3265         page = get_first_slab(n, false);
3266         if (!page)
3267                 goto must_grow;
3268
3269         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3270
3271         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3272         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3273         STATS_SET_HIGH(cachep);
3274
3275         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3276
3277         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3278         n->free_objects--;
3279
3280         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3281
3282         spin_unlock(&n->list_lock);
3283         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3284         return obj;
3285
3286 must_grow:
3287         spin_unlock(&n->list_lock);
3288         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3289         if (page) {
3290                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3291                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3292         }
3293         cache_grow_end(cachep, page);
3294
3295         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3296 }
3297
3298 static __always_inline void *
3299 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3300                    unsigned long caller)
3301 {
3302         unsigned long save_flags;
3303         void *ptr;
3304         int slab_node = numa_mem_id();
3305
3306         flags &= gfp_allowed_mask;
3307         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3308         if (unlikely(!cachep))
3309                 return NULL;
3310
3311         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3312         local_irq_save(save_flags);
3313
3314         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3315                 nodeid = slab_node;
3316
3317         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3318                 /* Node not bootstrapped yet */
3319                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3320                 goto out;
3321         }
3322
3323         if (nodeid == slab_node) {
3324                 /*
3325                  * Use the locally cached objects if possible.
3326                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3327                  * to other nodes. It may fail while we still have
3328                  * objects on other nodes available.
3329                  */
3330                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3331                 if (ptr)
3332                         goto out;
3333         }
3334         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3335         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3336   out:
3337         local_irq_restore(save_flags);
3338         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3339
3340         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3341                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3342
3343         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3344         return ptr;
3345 }
3346
3347 static __always_inline void *
3348 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3349 {
3350         void *objp;
3351
3352         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3353                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3354                 if (objp)
3355                         goto out;
3356         }
3357         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3358
3359         /*
3360          * We may just have run out of memory on the local node.
3361          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3362          */
3363         if (!objp)
3364                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3365
3366   out:
3367         return objp;
3368 }
3369 #else
3370
3371 static __always_inline void *
3372 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3373 {
3374         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3375 }
3376
3377 #endif /* CONFIG_NUMA */
3378
3379 static __always_inline void *
3380 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3381 {
3382         unsigned long save_flags;
3383         void *objp;
3384
3385         flags &= gfp_allowed_mask;
3386         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3387         if (unlikely(!cachep))
3388                 return NULL;
3389
3390         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3391         local_irq_save(save_flags);
3392         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3393         local_irq_restore(save_flags);
3394         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3395         prefetchw(objp);
3396
3397         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3398                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3399
3400         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3401         return objp;
3402 }
3403
3404 /*
3405  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3406  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3407  */
3408 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3409                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3410 {
3411         int i;
3412         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3413         struct page *page;
3414
3415         n->free_objects += nr_objects;
3416
3417         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3418                 void *objp;
3419                 struct page *page;
3420
3421                 objp = objpp[i];
3422
3423                 page = virt_to_head_page(objp);
3424                 list_del(&page->lru);
3425                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3426                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3427                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3428
3429                 /* fixup slab chains */
3430                 if (page->active == 0)
3431                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3432                 else {
3433                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3434                          * partial list on free - maximum time for the
3435                          * other objects to be freed, too.
3436                          */
3437                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3438                 }
3439         }
3440
3441         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3442                 n->free_objects -= cachep->num;
3443
3444                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3445                 list_move(&page->lru, list);
3446         }
3447 }
3448
3449 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3450 {
3451         int batchcount;
3452         struct kmem_cache_node *n;
3453         int node = numa_mem_id();
3454         LIST_HEAD(list);
3455
3456         batchcount = ac->batchcount;
3457
3458         check_irq_off();
3459         n = get_node(cachep, node);
3460         spin_lock(&n->list_lock);
3461         if (n->shared) {
3462                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3463                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3464                 if (max) {
3465                         if (batchcount > max)
3466                                 batchcount = max;
3467                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3468                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3469                         shared_array->avail += batchcount;
3470                         goto free_done;
3471                 }
3472         }
3473
3474         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3475 free_done:
3476 #if STATS
3477         {
3478                 int i = 0;
3479                 struct page *page;
3480
3481                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3482                         BUG_ON(page->active);
3483
3484                         i++;
3485                 }
3486                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3487         }
3488 #endif
3489         spin_unlock(&n->list_lock);
3490         slabs_destroy(cachep, &list);
3491         ac->avail -= batchcount;
3492         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3493 }
3494
3495 /*
3496  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3497  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3498  */
3499 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3500                                 unsigned long caller)
3501 {
3502         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3503         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3504                 return;
3505
3506         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3507 }
3508
3509 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3510                 unsigned long caller)
3511 {
3512         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3513
3514         check_irq_off();
3515         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3516         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3517
3518         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3519
3520         /*
3521          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3522          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3523          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3524          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3525          * the cache.
3526          */
3527         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3528                 return;
3529
3530         if (ac->avail < ac->limit) {
3531                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3532         } else {
3533                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3534                 cache_flusharray(cachep, ac);
3535         }
3536
3537         if (sk_memalloc_socks()) {
3538                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3539
3540                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3541                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3542                         return;
3543                 }
3544         }
3545
3546         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3547 }
3548
3549 /**
3550  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3551  * @cachep: The cache to allocate from.
3552  * @flags: See kmalloc().
3553  *
3554  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3555  * if the cache has no available objects.
3556  */
3557 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3558 {
3559         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3560
3561         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3562         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3563                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3564
3565         return ret;
3566 }
3567 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3568
3569 static __always_inline void
3570 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3571                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3572 {
3573         size_t i;
3574
3575         for (i = 0; i < size; i++)
3576                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3577 }
3578
3579 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3580                           void **p)
3581 {
3582         size_t i;
3583
3584         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3585         if (!s)
3586                 return 0;
3587
3588         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3589
3590         local_irq_disable();
3591         for (i = 0; i < size; i++) {
3592                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3593
3594                 if (unlikely(!objp))
3595                         goto error;
3596                 p[i] = objp;
3597         }
3598         local_irq_enable();
3599
3600         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3601
3602         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3603         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3604                 for (i = 0; i < size; i++)
3605                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3606
3607         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3608         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3609         return size;
3610 error:
3611         local_irq_enable();
3612         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3613         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3614         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3615         return 0;
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3618
3619 #ifdef CONFIG_TRACING
3620 void *
3621 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3622 {
3623         void *ret;
3624
3625         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3626
3627         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3628         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3629                       size, cachep->size, flags);
3630         return ret;
3631 }
3632 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3633 #endif
3634
3635 #ifdef CONFIG_NUMA
3636 /**
3637  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3638  * @cachep: The cache to allocate from.
3639  * @flags: See kmalloc().
3640  * @nodeid: node number of the target node.
3641  *
3642  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3643  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3644  *
3645  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3646  */
3647 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3648 {
3649         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3650
3651         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3652         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3653                                     cachep->object_size, cachep->size,
3654                                     flags, nodeid);
3655
3656         return ret;
3657 }
3658 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3659
3660 #ifdef CONFIG_TRACING
3661 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3662                                   gfp_t flags,
3663                                   int nodeid,
3664                                   size_t size)
3665 {
3666         void *ret;
3667
3668         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3669
3670         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3671         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3672                            size, cachep->size,
3673                            flags, nodeid);
3674         return ret;
3675 }
3676 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3677 #endif
3678
3679 static __always_inline void *
3680 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3681 {
3682         struct kmem_cache *cachep;
3683         void *ret;
3684
3685         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3686         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3687                 return cachep;
3688         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3689         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3690
3691         return ret;
3692 }
3693
3694 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3695 {
3696         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3697 }
3698 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3699
3700 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3701                 int node, unsigned long caller)
3702 {
3703         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3704 }
3705 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3706 #endif /* CONFIG_NUMA */
3707
3708 /**
3709  * __do_kmalloc - allocate memory
3710  * @size: how many bytes of memory are required.
3711  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3712  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3713  */
3714 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3715                                           unsigned long caller)
3716 {
3717         struct kmem_cache *cachep;
3718         void *ret;
3719
3720         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3721         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3722                 return cachep;
3723         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3724
3725         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3726         trace_kmalloc(caller, ret,
3727                       size, cachep->size, flags);
3728
3729         return ret;
3730 }
3731
3732 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3733 {
3734         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3735 }
3736 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3737
3738 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3739 {
3740         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3741 }
3742 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3743
3744 /**
3745  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3746  * @cachep: The cache the allocation was from.
3747  * @objp: The previously allocated object.
3748  *
3749  * Free an object which was previously allocated from this
3750  * cache.
3751  */
3752 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3753 {
3754         unsigned long flags;
3755         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3756         if (!cachep)
3757                 return;
3758
3759         local_irq_save(flags);
3760         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3761         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3762                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3763         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3764         local_irq_restore(flags);
3765
3766         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3767 }
3768 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3769
3770 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3771 {
3772         struct kmem_cache *s;
3773         size_t i;
3774
3775         local_irq_disable();
3776         for (i = 0; i < size; i++) {
3777                 void *objp = p[i];
3778
3779                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3780                         s = virt_to_cache(objp);
3781                 else
3782                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3783
3784                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3785                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3786                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3787
3788                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3789         }
3790         local_irq_enable();
3791
3792         /* FIXME: add tracing */
3793 }
3794 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3795
3796 /**
3797  * kfree - free previously allocated memory
3798  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3799  *
3800  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3801  *
3802  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3803  * or you will run into trouble.
3804  */
3805 void kfree(const void *objp)
3806 {
3807         struct kmem_cache *c;
3808         unsigned long flags;
3809
3810         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3811
3812         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3813                 return;
3814         local_irq_save(flags);
3815         kfree_debugcheck(objp);
3816         c = virt_to_cache(objp);
3817         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3818
3819         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3820         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3821         local_irq_restore(flags);
3822 }
3823 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3824
3825 /*
3826  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3827  */
3828 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3829 {
3830         int ret;
3831         int node;
3832         struct kmem_cache_node *n;
3833
3834         for_each_online_node(node) {
3835                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3836                 if (ret)
3837                         goto fail;
3838
3839         }
3840
3841         return 0;
3842
3843 fail:
3844         if (!cachep->list.next) {
3845                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3846                 node--;
3847                 while (node >= 0) {
3848                         n = get_node(cachep, node);
3849                         if (n) {
3850                                 kfree(n->shared);
3851                                 free_alien_cache(n->alien);
3852                                 kfree(n);
3853                                 cachep->node[node] = NULL;
3854                         }
3855                         node--;
3856                 }
3857         }
3858         return -ENOMEM;
3859 }
3860
3861 /* Always called with the slab_mutex held */
3862 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3863                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3864 {
3865         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3866         int cpu;
3867
3868         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3869         if (!cpu_cache)
3870                 return -ENOMEM;
3871
3872         prev = cachep->cpu_cache;
3873         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
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(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4092 }
4093
4094 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4095 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4096 {
4097         struct page *page;
4098         unsigned long active_objs;
4099         unsigned long num_objs;
4100         unsigned long active_slabs = 0;
4101         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4102         const char *name;
4103         char *error = NULL;
4104         int node;
4105         struct kmem_cache_node *n;
4106
4107         active_objs = 0;
4108         num_slabs = 0;
4109         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4110
4111                 check_irq_on();
4112                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4113
4114                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
4115                         if (page->active != cachep->num && !error)
4116                                 error = "slabs_full accounting error";
4117                         active_objs += cachep->num;
4118                         active_slabs++;
4119                 }
4120                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4121                         if (page->active == cachep->num && !error)
4122                                 error = "slabs_partial accounting error";
4123                         if (!page->active && !error)
4124                                 error = "slabs_partial accounting error";
4125                         active_objs += page->active;
4126                         active_slabs++;
4127                 }
4128                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4129                         if (page->active && !error)
4130                                 error = "slabs_free accounting error";
4131                         num_slabs++;
4132                 }
4133                 free_objects += n->free_objects;
4134                 if (n->shared)
4135                         shared_avail += n->shared->avail;
4136
4137                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4138         }
4139         num_slabs += active_slabs;
4140         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4141         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4142                 error = "free_objects accounting error";
4143
4144         name = cachep->name;
4145         if (error)
4146                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4147
4148         sinfo->active_objs = active_objs;
4149         sinfo->num_objs = num_objs;
4150         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4151         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4152         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4153         sinfo->limit = cachep->limit;
4154         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4155         sinfo->shared = cachep->shared;
4156         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4157         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4158 }
4159
4160 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4161 {
4162 #if STATS
4163         {                       /* node stats */
4164                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4165                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4166                 unsigned long grown = cachep->grown;
4167                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4168                 unsigned long errors = cachep->errors;
4169                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4170                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4171                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4172                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4173
4174                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4175                            allocs, high, grown,
4176                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4177                            node_frees, overflows);
4178         }
4179         /* cpu stats */
4180         {
4181                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4182                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4183                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4184                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4185
4186                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4187                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4188         }
4189 #endif
4190 }
4191
4192 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4193 /**
4194  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4195  * @file: unused
4196  * @buffer: user buffer
4197  * @count: data length
4198  * @ppos: unused
4199  */
4200 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4201                        size_t count, loff_t *ppos)
4202 {
4203         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4204         int limit, batchcount, shared, res;
4205         struct kmem_cache *cachep;
4206
4207         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4208                 return -EINVAL;
4209         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4210                 return -EFAULT;
4211         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4212
4213         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4214         if (!tmp)
4215                 return -EINVAL;
4216         *tmp = '\0';
4217         tmp++;
4218         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4219                 return -EINVAL;
4220
4221         /* Find the cache in the chain of caches. */
4222         mutex_lock(&slab_mutex);
4223         res = -EINVAL;
4224         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4225                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4226                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4227                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4228                                 res = 0;
4229                         } else {
4230                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4231                                                        batchcount, shared,
4232                                                        GFP_KERNEL);
4233                         }
4234                         break;
4235                 }
4236         }
4237         mutex_unlock(&slab_mutex);
4238         if (res >= 0)
4239                 res = count;
4240         return res;
4241 }
4242
4243 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4244
4245 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4246 {
4247         unsigned long *p;
4248         int l;
4249         if (!v)
4250                 return 1;
4251         l = n[1];
4252         p = n + 2;
4253         while (l) {
4254                 int i = l/2;
4255                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4256                 if (*q == v) {
4257                         q[1]++;
4258                         return 1;
4259                 }
4260                 if (*q > v) {
4261                         l = i;
4262                 } else {
4263                         p = q + 2;
4264                         l -= i + 1;
4265                 }
4266         }
4267         if (++n[1] == n[0])
4268                 return 0;
4269         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4270         p[0] = v;
4271         p[1] = 1;
4272         return 1;
4273 }
4274
4275 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4276                                                 struct page *page)
4277 {
4278         void *p;
4279         int i, j;
4280         unsigned long v;
4281
4282         if (n[0] == n[1])
4283                 return;
4284         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4285                 bool active = true;
4286
4287                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4288                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4289                                 active = false;
4290                                 break;
4291                         }
4292                 }
4293
4294                 if (!active)
4295                         continue;
4296
4297                 /*
4298                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4299                  * mapping is established when actual object allocation and
4300                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4301                  * cache.
4302                  */
4303                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4304                         continue;
4305
4306                 if (!add_caller(n, v))
4307                         return;
4308         }
4309 }
4310
4311 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4312 {
4313 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4314         unsigned long offset, size;
4315         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4316
4317         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4318                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4319                 if (modname[0])
4320                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4321                 return;
4322         }
4323 #endif
4324         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4325 }
4326
4327 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4328 {
4329         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4330         struct page *page;
4331         struct kmem_cache_node *n;
4332         const char *name;
4333         unsigned long *x = m->private;
4334         int node;
4335         int i;
4336
4337         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4338                 return 0;
4339         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4340                 return 0;
4341
4342         /*
4343          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4344          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4345          * during the processing, information would be wrong so restart
4346          * whole processing.
4347          */
4348         do {
4349                 set_store_user_clean(cachep);
4350                 drain_cpu_caches(cachep);
4351
4352                 x[1] = 0;
4353
4354                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4355
4356                         check_irq_on();
4357                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4358
4359                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4360                                 handle_slab(x, cachep, page);
4361                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4362                                 handle_slab(x, cachep, page);
4363                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4364                 }
4365         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4366
4367         name = cachep->name;
4368         if (x[0] == x[1]) {
4369                 /* Increase the buffer size */
4370                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4371                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4372                 if (!m->private) {
4373                         /* Too bad, we are really out */
4374                         m->private = x;
4375                         mutex_lock(&slab_mutex);
4376                         return -ENOMEM;
4377                 }
4378                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4379                 kfree(x);
4380                 mutex_lock(&slab_mutex);
4381                 /* Now make sure this entry will be retried */
4382                 m->count = m->size;
4383                 return 0;
4384         }
4385         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4386                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4387                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4388                 seq_putc(m, '\n');
4389         }
4390
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4395         .start = slab_start,
4396         .next = slab_next,
4397         .stop = slab_stop,
4398         .show = leaks_show,
4399 };
4400
4401 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4402 {
4403         unsigned long *n;
4404
4405         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4406         if (!n)
4407                 return -ENOMEM;
4408
4409         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4410
4411         return 0;
4412 }
4413
4414 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4415         .open           = slabstats_open,
4416         .read           = seq_read,
4417         .llseek         = seq_lseek,
4418         .release        = seq_release_private,
4419 };
4420 #endif
4421
4422 static int __init slab_proc_init(void)
4423 {
4424 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4425         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4426 #endif
4427         return 0;
4428 }
4429 module_init(slab_proc_init);
4430 #endif
4431
4432 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4433 /*
4434  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4435  *
4436  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4437  * to indicate an error.
4438  */
4439 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4440                                 struct page *page)
4441 {
4442         struct kmem_cache *cachep;
4443         unsigned int objnr;
4444         unsigned long offset;
4445
4446         /* Find and validate object. */
4447         cachep = page->slab_cache;
4448         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4449         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4450
4451         /* Find offset within object. */
4452         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4453
4454         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4455         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4456                 return NULL;
4457
4458         return cachep->name;
4459 }
4460 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4461
4462 /**
4463  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4464  * @objp: Pointer to the object
4465  *
4466  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4467  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4468  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4469  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4470  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4471  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4472  * must not be freed during the duration of the call.
4473  */
4474 size_t ksize(const void *objp)
4475 {
4476         size_t size;
4477
4478         BUG_ON(!objp);
4479         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4480                 return 0;
4481
4482         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4483         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4484          * so we need to unpoison this area.
4485          */
4486         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4487
4488         return size;
4489 }
4490 EXPORT_SYMBOL(ksize);