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