crypto: echainiv - Use skcipher
[cascardo/linux.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
217                                                 void **list);
218 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
219                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
220                                 void **list);
221 static int slab_early_init = 1;
222
223 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
224
225 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
226 {
227         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
230         parent->shared = NULL;
231         parent->alien = NULL;
232         parent->colour_next = 0;
233         spin_lock_init(&parent->list_lock);
234         parent->free_objects = 0;
235         parent->free_touched = 0;
236 }
237
238 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
239         do {                                                            \
240                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
241                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
242         } while (0)
243
244 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
245         do {                                                            \
246         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
247         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
249         } while (0)
250
251 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
252 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
253 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
254 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
255
256 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
257 /*
258  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
259  * cpucache drain/refill cycles.
260  *
261  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
262  * which could lock up otherwise freeable slabs.
263  */
264 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
265 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
266
267 #if STATS
268 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
269 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
270 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
271 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
272 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
273 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
274         do {                                                            \
275                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
276                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
277         } while (0)
278 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
279 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
280 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
281 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
282 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
283         do {                                                            \
284                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
285                         (x)->max_freeable = i;                          \
286         } while (0)
287 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
288 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
289 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
290 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
291 #else
292 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
293 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
294 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
295 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
296 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
297 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
299 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
300 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
302 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
306 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
307 #endif
308
309 #if DEBUG
310
311 /*
312  * memory layout of objects:
313  * 0            : objp
314  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
315  *              the end of an object is aligned with the end of the real
316  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
317  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
318  *              redzone word.
319  * cachep->obj_offset: The real object.
320  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
321  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
322  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
323  */
324 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
325 {
326         return cachep->obj_offset;
327 }
328
329 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
330 {
331         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
332         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
333                                       sizeof(unsigned long long));
334 }
335
336 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
337 {
338         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
339         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
340                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
341                                               sizeof(unsigned long long) -
342                                               REDZONE_ALIGN);
343         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
344                                        sizeof(unsigned long long));
345 }
346
347 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
348 {
349         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
350         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
351 }
352
353 #else
354
355 #define obj_offset(x)                   0
356 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
357 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
358 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
359
360 #endif
361
362 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
363
364 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
365 {
366         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
367 }
368
369 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
370 {
371         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
372 }
373
374 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
375 {
376         if (is_store_user_clean(cachep))
377                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
378 }
379
380 #else
381 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
382
383 #endif
384
385 /*
386  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
387  * overridden on the command line.
388  */
389 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
390 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
391 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
392 static bool slab_max_order_set __initdata;
393
394 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
395 {
396         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
397         return page->slab_cache;
398 }
399
400 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
401                                  unsigned int idx)
402 {
403         return page->s_mem + cache->size * idx;
404 }
405
406 /*
407  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
408  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
409  *   we can replace (offset / cache->size) by
410  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
411  */
412 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
413                                         const struct page *page, void *obj)
414 {
415         u32 offset = (obj - page->s_mem);
416         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
417 }
418
419 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
420 /* internal cache of cache description objs */
421 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
422         .batchcount = 1,
423         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
424         .shared = 1,
425         .size = sizeof(struct kmem_cache),
426         .name = "kmem_cache",
427 };
428
429 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
430
431 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
432 {
433         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
434 }
435
436 /*
437  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
438  */
439 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
440                 unsigned long flags, size_t *left_over)
441 {
442         unsigned int num;
443         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
444
445         /*
446          * The slab management structure can be either off the slab or
447          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
448          * slab is used for:
449          *
450          * - @buffer_size bytes for each object
451          * - One freelist_idx_t for each object
452          *
453          * We don't need to consider alignment of freelist because
454          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
455          * at the correct alignment.
456          *
457          * If the slab management structure is off the slab, then the
458          * alignment will already be calculated into the size. Because
459          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
460          * correct alignment when allocated.
461          */
462         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
463                 num = slab_size / buffer_size;
464                 *left_over = slab_size % buffer_size;
465         } else {
466                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
467                 *left_over = slab_size %
468                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
469         }
470
471         return num;
472 }
473
474 #if DEBUG
475 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
476
477 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
478                         char *msg)
479 {
480         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
481                function, cachep->name, msg);
482         dump_stack();
483         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
484 }
485 #endif
486
487 /*
488  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
489  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
490  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
491  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
492  * line
493   */
494
495 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
496 static int __init noaliencache_setup(char *s)
497 {
498         use_alien_caches = 0;
499         return 1;
500 }
501 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
502
503 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
504 {
505         get_option(&str, &slab_max_order);
506         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
507                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
508         slab_max_order_set = true;
509
510         return 1;
511 }
512 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
513
514 #ifdef CONFIG_NUMA
515 /*
516  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
517  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
518  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
519  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
520  */
521 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
522
523 static void init_reap_node(int cpu)
524 {
525         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
526                                                     node_online_map);
527 }
528
529 static void next_reap_node(void)
530 {
531         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
532
533         node = next_node_in(node, node_online_map);
534         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
535 }
536
537 #else
538 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
539 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
540 #endif
541
542 /*
543  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
544  * via the workqueue/eventd.
545  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
546  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
547  * lock.
548  */
549 static void start_cpu_timer(int cpu)
550 {
551         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
552
553         /*
554          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
555          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
556          * at that time.
557          */
558         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
559                 init_reap_node(cpu);
560                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
561                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
562                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
563         }
564 }
565
566 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
567 {
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         if (ac) {
577                 ac->avail = 0;
578                 ac->limit = limit;
579                 ac->batchcount = batch;
580                 ac->touched = 0;
581         }
582 }
583
584 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
585                                             int batchcount, gfp_t gfp)
586 {
587         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
588         struct array_cache *ac = NULL;
589
590         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
591         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
592         return ac;
593 }
594
595 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
596                                         struct page *page, void *objp)
597 {
598         struct kmem_cache_node *n;
599         int page_node;
600         LIST_HEAD(list);
601
602         page_node = page_to_nid(page);
603         n = get_node(cachep, page_node);
604
605         spin_lock(&n->list_lock);
606         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
607         spin_unlock(&n->list_lock);
608
609         slabs_destroy(cachep, &list);
610 }
611
612 /*
613  * Transfer objects in one arraycache to another.
614  * Locking must be handled by the caller.
615  *
616  * Return the number of entries transferred.
617  */
618 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
619                 struct array_cache *from, unsigned int max)
620 {
621         /* Figure out how many entries to transfer */
622         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
623
624         if (!nr)
625                 return 0;
626
627         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
628                         sizeof(void *) *nr);
629
630         from->avail -= nr;
631         to->avail += nr;
632         return nr;
633 }
634
635 #ifndef CONFIG_NUMA
636
637 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
638 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
639
640 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
641                                                 int limit, gfp_t gfp)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
647 {
648 }
649
650 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
651 {
652         return 0;
653 }
654
655 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
656                 gfp_t flags)
657 {
658         return NULL;
659 }
660
661 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
662                  gfp_t flags, int nodeid)
663 {
664         return NULL;
665 }
666
667 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
668 {
669         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
670 }
671
672 #else   /* CONFIG_NUMA */
673
674 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
675 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
676
677 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
678                                                 int batch, gfp_t gfp)
679 {
680         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
681         struct alien_cache *alc = NULL;
682
683         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
684         init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
685         spin_lock_init(&alc->lock);
686         return alc;
687 }
688
689 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
690 {
691         struct alien_cache **alc_ptr;
692         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
693         int i;
694
695         if (limit > 1)
696                 limit = 12;
697         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
698         if (!alc_ptr)
699                 return NULL;
700
701         for_each_node(i) {
702                 if (i == node || !node_online(i))
703                         continue;
704                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
705                 if (!alc_ptr[i]) {
706                         for (i--; i >= 0; i--)
707                                 kfree(alc_ptr[i]);
708                         kfree(alc_ptr);
709                         return NULL;
710                 }
711         }
712         return alc_ptr;
713 }
714
715 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
716 {
717         int i;
718
719         if (!alc_ptr)
720                 return;
721         for_each_node(i)
722             kfree(alc_ptr[i]);
723         kfree(alc_ptr);
724 }
725
726 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
727                                 struct array_cache *ac, int node,
728                                 struct list_head *list)
729 {
730         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
731
732         if (ac->avail) {
733                 spin_lock(&n->list_lock);
734                 /*
735                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
736                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
737                  * into the free lists and getting them back later.
738                  */
739                 if (n->shared)
740                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
741
742                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
743                 ac->avail = 0;
744                 spin_unlock(&n->list_lock);
745         }
746 }
747
748 /*
749  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
750  */
751 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
752 {
753         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
754
755         if (n->alien) {
756                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
757                 struct array_cache *ac;
758
759                 if (alc) {
760                         ac = &alc->ac;
761                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
762                                 LIST_HEAD(list);
763
764                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
765                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
766                                 slabs_destroy(cachep, &list);
767                         }
768                 }
769         }
770 }
771
772 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
773                                 struct alien_cache **alien)
774 {
775         int i = 0;
776         struct alien_cache *alc;
777         struct array_cache *ac;
778         unsigned long flags;
779
780         for_each_online_node(i) {
781                 alc = alien[i];
782                 if (alc) {
783                         LIST_HEAD(list);
784
785                         ac = &alc->ac;
786                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
787                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
788                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
789                         slabs_destroy(cachep, &list);
790                 }
791         }
792 }
793
794 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
795                                 int node, int page_node)
796 {
797         struct kmem_cache_node *n;
798         struct alien_cache *alien = NULL;
799         struct array_cache *ac;
800         LIST_HEAD(list);
801
802         n = get_node(cachep, node);
803         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
804         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
805                 alien = n->alien[page_node];
806                 ac = &alien->ac;
807                 spin_lock(&alien->lock);
808                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
809                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
810                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
811                 }
812                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
813                 spin_unlock(&alien->lock);
814                 slabs_destroy(cachep, &list);
815         } else {
816                 n = get_node(cachep, page_node);
817                 spin_lock(&n->list_lock);
818                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
819                 spin_unlock(&n->list_lock);
820                 slabs_destroy(cachep, &list);
821         }
822         return 1;
823 }
824
825 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
826 {
827         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
828         int node = numa_mem_id();
829         /*
830          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
831          * cache on this cpu.
832          */
833         if (likely(node == page_node))
834                 return 0;
835
836         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
837 }
838
839 /*
840  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
841  * warn about failures.
842  */
843 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
844 {
845         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
846 }
847 #endif
848
849 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
850 {
851         struct kmem_cache_node *n;
852
853         /*
854          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
855          * begin anything. Make sure some other cpu on this
856          * node has not already allocated this
857          */
858         n = get_node(cachep, node);
859         if (n) {
860                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
861                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
862                                 cachep->num;
863                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
864
865                 return 0;
866         }
867
868         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
869         if (!n)
870                 return -ENOMEM;
871
872         kmem_cache_node_init(n);
873         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
874                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
875
876         n->free_limit =
877                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
878
879         /*
880          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
881          * come and go.  slab_mutex is sufficient
882          * protection here.
883          */
884         cachep->node[node] = n;
885
886         return 0;
887 }
888
889 /*
890  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
891  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
892  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
893  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
894  * already in use.
895  *
896  * Must hold slab_mutex.
897  */
898 static int init_cache_node_node(int node)
899 {
900         int ret;
901         struct kmem_cache *cachep;
902
903         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
904                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
905                 if (ret)
906                         return ret;
907         }
908
909         return 0;
910 }
911
912 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
913                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
914 {
915         int ret = -ENOMEM;
916         struct kmem_cache_node *n;
917         struct array_cache *old_shared = NULL;
918         struct array_cache *new_shared = NULL;
919         struct alien_cache **new_alien = NULL;
920         LIST_HEAD(list);
921
922         if (use_alien_caches) {
923                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
924                 if (!new_alien)
925                         goto fail;
926         }
927
928         if (cachep->shared) {
929                 new_shared = alloc_arraycache(node,
930                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
931                 if (!new_shared)
932                         goto fail;
933         }
934
935         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
936         if (ret)
937                 goto fail;
938
939         n = get_node(cachep, node);
940         spin_lock_irq(&n->list_lock);
941         if (n->shared && force_change) {
942                 free_block(cachep, n->shared->entry,
943                                 n->shared->avail, node, &list);
944                 n->shared->avail = 0;
945         }
946
947         if (!n->shared || force_change) {
948                 old_shared = n->shared;
949                 n->shared = new_shared;
950                 new_shared = NULL;
951         }
952
953         if (!n->alien) {
954                 n->alien = new_alien;
955                 new_alien = NULL;
956         }
957
958         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
959         slabs_destroy(cachep, &list);
960
961         /*
962          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
963          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
964          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
965          * freed after synchronize_sched().
966          */
967         if (force_change)
968                 synchronize_sched();
969
970 fail:
971         kfree(old_shared);
972         kfree(new_shared);
973         free_alien_cache(new_alien);
974
975         return ret;
976 }
977
978 static void cpuup_canceled(long cpu)
979 {
980         struct kmem_cache *cachep;
981         struct kmem_cache_node *n = NULL;
982         int node = cpu_to_mem(cpu);
983         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
984
985         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
986                 struct array_cache *nc;
987                 struct array_cache *shared;
988                 struct alien_cache **alien;
989                 LIST_HEAD(list);
990
991                 n = get_node(cachep, node);
992                 if (!n)
993                         continue;
994
995                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
996
997                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
998                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
999
1000                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1001                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1002                 if (nc) {
1003                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1004                         nc->avail = 0;
1005                 }
1006
1007                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1008                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1009                         goto free_slab;
1010                 }
1011
1012                 shared = n->shared;
1013                 if (shared) {
1014                         free_block(cachep, shared->entry,
1015                                    shared->avail, node, &list);
1016                         n->shared = NULL;
1017                 }
1018
1019                 alien = n->alien;
1020                 n->alien = NULL;
1021
1022                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1023
1024                 kfree(shared);
1025                 if (alien) {
1026                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1027                         free_alien_cache(alien);
1028                 }
1029
1030 free_slab:
1031                 slabs_destroy(cachep, &list);
1032         }
1033         /*
1034          * In the previous loop, all the objects were freed to
1035          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1036          * shrink each nodelist to its limit.
1037          */
1038         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1039                 n = get_node(cachep, node);
1040                 if (!n)
1041                         continue;
1042                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1043         }
1044 }
1045
1046 static int cpuup_prepare(long cpu)
1047 {
1048         struct kmem_cache *cachep;
1049         int node = cpu_to_mem(cpu);
1050         int err;
1051
1052         /*
1053          * We need to do this right in the beginning since
1054          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1055          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1056          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1057          */
1058         err = init_cache_node_node(node);
1059         if (err < 0)
1060                 goto bad;
1061
1062         /*
1063          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1064          * array caches
1065          */
1066         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1067                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1068                 if (err)
1069                         goto bad;
1070         }
1071
1072         return 0;
1073 bad:
1074         cpuup_canceled(cpu);
1075         return -ENOMEM;
1076 }
1077
1078 static int cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1079                                     unsigned long action, void *hcpu)
1080 {
1081         long cpu = (long)hcpu;
1082         int err = 0;
1083
1084         switch (action) {
1085         case CPU_UP_PREPARE:
1086         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1087                 mutex_lock(&slab_mutex);
1088                 err = cpuup_prepare(cpu);
1089                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1090                 break;
1091         case CPU_ONLINE:
1092         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1093                 start_cpu_timer(cpu);
1094                 break;
1095 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1096         case CPU_DOWN_PREPARE:
1097         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1098                 /*
1099                  * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is
1100                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1101                  * anything expensive but will only modify reap_work
1102                  * and reschedule the timer.
1103                 */
1104                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1105                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1106                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1107                 break;
1108         case CPU_DOWN_FAILED:
1109         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1110                 start_cpu_timer(cpu);
1111                 break;
1112         case CPU_DEAD:
1113         case CPU_DEAD_FROZEN:
1114                 /*
1115                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1116                  * kmem_cache_node of any cache. This to avoid a race between
1117                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1118                  * memory from the node of the cpu going down.  The node
1119                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1120                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1121                  */
1122                 /* fall through */
1123 #endif
1124         case CPU_UP_CANCELED:
1125         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1126                 mutex_lock(&slab_mutex);
1127                 cpuup_canceled(cpu);
1128                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1129                 break;
1130         }
1131         return notifier_from_errno(err);
1132 }
1133
1134 static struct notifier_block cpucache_notifier = {
1135         &cpuup_callback, NULL, 0
1136 };
1137
1138 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1139 /*
1140  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1141  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1142  * removed.
1143  *
1144  * Must hold slab_mutex.
1145  */
1146 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1147 {
1148         struct kmem_cache *cachep;
1149         int ret = 0;
1150
1151         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1152                 struct kmem_cache_node *n;
1153
1154                 n = get_node(cachep, node);
1155                 if (!n)
1156                         continue;
1157
1158                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1159
1160                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1161                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1162                         ret = -EBUSY;
1163                         break;
1164                 }
1165         }
1166         return ret;
1167 }
1168
1169 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1170                                         unsigned long action, void *arg)
1171 {
1172         struct memory_notify *mnb = arg;
1173         int ret = 0;
1174         int nid;
1175
1176         nid = mnb->status_change_nid;
1177         if (nid < 0)
1178                 goto out;
1179
1180         switch (action) {
1181         case MEM_GOING_ONLINE:
1182                 mutex_lock(&slab_mutex);
1183                 ret = init_cache_node_node(nid);
1184                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1185                 break;
1186         case MEM_GOING_OFFLINE:
1187                 mutex_lock(&slab_mutex);
1188                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1189                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1190                 break;
1191         case MEM_ONLINE:
1192         case MEM_OFFLINE:
1193         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1194         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1195                 break;
1196         }
1197 out:
1198         return notifier_from_errno(ret);
1199 }
1200 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1201
1202 /*
1203  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1204  */
1205 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1206                                 int nodeid)
1207 {
1208         struct kmem_cache_node *ptr;
1209
1210         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1211         BUG_ON(!ptr);
1212
1213         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1214         /*
1215          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1216          */
1217         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1218
1219         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1220         cachep->node[nodeid] = ptr;
1221 }
1222
1223 /*
1224  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1225  * size of kmem_cache_node.
1226  */
1227 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1228 {
1229         int node;
1230
1231         for_each_online_node(node) {
1232                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1233                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1234                     REAPTIMEOUT_NODE +
1235                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1236         }
1237 }
1238
1239 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1240 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, freelist_idx_t *list,
1241                         size_t count)
1242 {
1243         size_t i;
1244         unsigned int rand;
1245
1246         for (i = 0; i < count; i++)
1247                 list[i] = i;
1248
1249         /* Fisher-Yates shuffle */
1250         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1251                 rand = prandom_u32_state(state);
1252                 rand %= (i + 1);
1253                 swap(list[i], list[rand]);
1254         }
1255 }
1256
1257 /* Create a random sequence per cache */
1258 static int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1259 {
1260         unsigned int seed, count = cachep->num;
1261         struct rnd_state state;
1262
1263         if (count < 2)
1264                 return 0;
1265
1266         /* If it fails, we will just use the global lists */
1267         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(freelist_idx_t), gfp);
1268         if (!cachep->random_seq)
1269                 return -ENOMEM;
1270
1271         /* Get best entropy at this stage */
1272         get_random_bytes_arch(&seed, sizeof(seed));
1273         prandom_seed_state(&state, seed);
1274
1275         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1276         return 0;
1277 }
1278
1279 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1280 static void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1281 {
1282         kfree(cachep->random_seq);
1283         cachep->random_seq = NULL;
1284 }
1285 #else
1286 static inline int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1287 {
1288         return 0;
1289 }
1290 static inline void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep) { }
1291 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1292
1293
1294 /*
1295  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1296  * before smp_init().
1297  */
1298 void __init kmem_cache_init(void)
1299 {
1300         int i;
1301
1302         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1303                                         sizeof(struct rcu_head));
1304         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1305
1306         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1307                 use_alien_caches = 0;
1308
1309         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1310                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1311
1312         /*
1313          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1314          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1315          * not overridden on the command line.
1316          */
1317         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1318                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1319
1320         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1321          * from caches that do not exist yet:
1322          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1323          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1324          *    kmem_cache is statically allocated.
1325          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1326          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1327          *    array at the end of the bootstrap.
1328          * 2) Create the first kmalloc cache.
1329          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1330          *    An __init data area is used for the head array.
1331          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1332          *    head arrays.
1333          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1334          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1335          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1336          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1337          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1338          */
1339
1340         /* 1) create the kmem_cache */
1341
1342         /*
1343          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1344          */
1345         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1346                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1347                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1348                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1349         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1350         slab_state = PARTIAL;
1351
1352         /*
1353          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1354          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1355          */
1356         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1357                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1358         slab_state = PARTIAL_NODE;
1359         setup_kmalloc_cache_index_table();
1360
1361         slab_early_init = 0;
1362
1363         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1364         {
1365                 int nid;
1366
1367                 for_each_online_node(nid) {
1368                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1369
1370                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1371                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1372                 }
1373         }
1374
1375         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1376 }
1377
1378 void __init kmem_cache_init_late(void)
1379 {
1380         struct kmem_cache *cachep;
1381
1382         slab_state = UP;
1383
1384         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1385         mutex_lock(&slab_mutex);
1386         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1387                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1388                         BUG();
1389         mutex_unlock(&slab_mutex);
1390
1391         /* Done! */
1392         slab_state = FULL;
1393
1394         /*
1395          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1396          * cpu_cache_get for all new cpus
1397          */
1398         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1399
1400 #ifdef CONFIG_NUMA
1401         /*
1402          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1403          * node.
1404          */
1405         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1406 #endif
1407
1408         /*
1409          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1410          * of the kernel is not yet operational.
1411          */
1412 }
1413
1414 static int __init cpucache_init(void)
1415 {
1416         int cpu;
1417
1418         /*
1419          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1420          */
1421         for_each_online_cpu(cpu)
1422                 start_cpu_timer(cpu);
1423
1424         /* Done! */
1425         slab_state = FULL;
1426         return 0;
1427 }
1428 __initcall(cpucache_init);
1429
1430 static noinline void
1431 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1432 {
1433 #if DEBUG
1434         struct kmem_cache_node *n;
1435         struct page *page;
1436         unsigned long flags;
1437         int node;
1438         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1439                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1440
1441         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1442                 return;
1443
1444         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1445                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1446         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1447                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1448
1449         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1450                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1451                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1452
1453                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1454                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
1455                         active_objs += cachep->num;
1456                         active_slabs++;
1457                 }
1458                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1459                         active_objs += page->active;
1460                         active_slabs++;
1461                 }
1462                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1463                         num_slabs++;
1464
1465                 free_objects += n->free_objects;
1466                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1467
1468                 num_slabs += active_slabs;
1469                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1470                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1471                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1472                         free_objects);
1473         }
1474 #endif
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1479  * kmem_cache_node ->list_lock.
1480  *
1481  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1482  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1483  * would be relatively rare and ignorable.
1484  */
1485 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1486                                                                 int nodeid)
1487 {
1488         struct page *page;
1489         int nr_pages;
1490
1491         flags |= cachep->allocflags;
1492         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1493                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1494
1495         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1496         if (!page) {
1497                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1498                 return NULL;
1499         }
1500
1501         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1502                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1503                 return NULL;
1504         }
1505
1506         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1507         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1508                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1509                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1510         else
1511                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1512                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1513
1514         __SetPageSlab(page);
1515         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1516         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1517                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1518
1519         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1520                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1521
1522                 if (cachep->ctor)
1523                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1524                 else
1525                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1526         }
1527
1528         return page;
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Interface to system's page release.
1533  */
1534 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1535 {
1536         int order = cachep->gfporder;
1537         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1538
1539         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1540
1541         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1542                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1543                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1544         else
1545                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1546                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1547
1548         BUG_ON(!PageSlab(page));
1549         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1550         __ClearPageSlab(page);
1551         page_mapcount_reset(page);
1552         page->mapping = NULL;
1553
1554         if (current->reclaim_state)
1555                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1556         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1557         __free_pages(page, order);
1558 }
1559
1560 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1561 {
1562         struct kmem_cache *cachep;
1563         struct page *page;
1564
1565         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1566         cachep = page->slab_cache;
1567
1568         kmem_freepages(cachep, page);
1569 }
1570
1571 #if DEBUG
1572 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1573 {
1574         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1575                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1576                 return true;
1577
1578         return false;
1579 }
1580
1581 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1582 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1583                             unsigned long caller)
1584 {
1585         int size = cachep->object_size;
1586
1587         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1588
1589         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1590                 return;
1591
1592         *addr++ = 0x12345678;
1593         *addr++ = caller;
1594         *addr++ = smp_processor_id();
1595         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1596         {
1597                 unsigned long *sptr = &caller;
1598                 unsigned long svalue;
1599
1600                 while (!kstack_end(sptr)) {
1601                         svalue = *sptr++;
1602                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1603                                 *addr++ = svalue;
1604                                 size -= sizeof(unsigned long);
1605                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1606                                         break;
1607                         }
1608                 }
1609
1610         }
1611         *addr++ = 0x87654321;
1612 }
1613
1614 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1615                                 int map, unsigned long caller)
1616 {
1617         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1618                 return;
1619
1620         if (caller)
1621                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1622
1623         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1624 }
1625
1626 #else
1627 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1628                                 int map, unsigned long caller) {}
1629
1630 #endif
1631
1632 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1633 {
1634         int size = cachep->object_size;
1635         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1636
1637         memset(addr, val, size);
1638         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1639 }
1640
1641 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1642 {
1643         int i;
1644         unsigned char error = 0;
1645         int bad_count = 0;
1646
1647         pr_err("%03x: ", offset);
1648         for (i = 0; i < limit; i++) {
1649                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1650                         error = data[offset + i];
1651                         bad_count++;
1652                 }
1653         }
1654         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1655                         &data[offset], limit, 1);
1656
1657         if (bad_count == 1) {
1658                 error ^= POISON_FREE;
1659                 if (!(error & (error - 1))) {
1660                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1661 #ifdef CONFIG_X86
1662                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1663 #else
1664                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1665 #endif
1666                 }
1667         }
1668 }
1669 #endif
1670
1671 #if DEBUG
1672
1673 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1674 {
1675         int i, size;
1676         char *realobj;
1677
1678         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1679                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1680                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1681                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1682         }
1683
1684         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1685                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1686                        *dbg_userword(cachep, objp),
1687                        *dbg_userword(cachep, objp));
1688         }
1689         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1690         size = cachep->object_size;
1691         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1692                 int limit;
1693                 limit = 16;
1694                 if (i + limit > size)
1695                         limit = size - i;
1696                 dump_line(realobj, i, limit);
1697         }
1698 }
1699
1700 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1701 {
1702         char *realobj;
1703         int size, i;
1704         int lines = 0;
1705
1706         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1707                 return;
1708
1709         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1710         size = cachep->object_size;
1711
1712         for (i = 0; i < size; i++) {
1713                 char exp = POISON_FREE;
1714                 if (i == size - 1)
1715                         exp = POISON_END;
1716                 if (realobj[i] != exp) {
1717                         int limit;
1718                         /* Mismatch ! */
1719                         /* Print header */
1720                         if (lines == 0) {
1721                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1722                                        print_tainted(), cachep->name,
1723                                        realobj, size);
1724                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1725                         }
1726                         /* Hexdump the affected line */
1727                         i = (i / 16) * 16;
1728                         limit = 16;
1729                         if (i + limit > size)
1730                                 limit = size - i;
1731                         dump_line(realobj, i, limit);
1732                         i += 16;
1733                         lines++;
1734                         /* Limit to 5 lines */
1735                         if (lines > 5)
1736                                 break;
1737                 }
1738         }
1739         if (lines != 0) {
1740                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1741                  * exist:
1742                  */
1743                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1744                 unsigned int objnr;
1745
1746                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1747                 if (objnr) {
1748                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1749                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1750                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1751                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1752                 }
1753                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1754                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1755                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1756                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1757                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1758                 }
1759         }
1760 }
1761 #endif
1762
1763 #if DEBUG
1764 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1765                                                 struct page *page)
1766 {
1767         int i;
1768
1769         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1770                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1771                         POISON_FREE);
1772         }
1773
1774         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1775                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1776
1777                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1778                         check_poison_obj(cachep, objp);
1779                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1780                 }
1781                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1782                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1783                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1784                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1785                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1786                 }
1787         }
1788 }
1789 #else
1790 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1791                                                 struct page *page)
1792 {
1793 }
1794 #endif
1795
1796 /**
1797  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1798  * @cachep: cache pointer being destroyed
1799  * @page: page pointer being destroyed
1800  *
1801  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1802  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1803  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1804  */
1805 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1806 {
1807         void *freelist;
1808
1809         freelist = page->freelist;
1810         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1811         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1812                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1813         else
1814                 kmem_freepages(cachep, page);
1815
1816         /*
1817          * From now on, we don't use freelist
1818          * although actual page can be freed in rcu context
1819          */
1820         if (OFF_SLAB(cachep))
1821                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1822 }
1823
1824 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1825 {
1826         struct page *page, *n;
1827
1828         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1829                 list_del(&page->lru);
1830                 slab_destroy(cachep, page);
1831         }
1832 }
1833
1834 /**
1835  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1836  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1837  * @size: size of objects to be created in this cache.
1838  * @flags: slab allocation flags
1839  *
1840  * Also calculates the number of objects per slab.
1841  *
1842  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1843  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1844  * towards high-order requests, this should be changed.
1845  */
1846 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1847                                 size_t size, unsigned long flags)
1848 {
1849         size_t left_over = 0;
1850         int gfporder;
1851
1852         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1853                 unsigned int num;
1854                 size_t remainder;
1855
1856                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1857                 if (!num)
1858                         continue;
1859
1860                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1861                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1862                         break;
1863
1864                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1865                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1866                         size_t freelist_size;
1867
1868                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1869                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1870                         if (!freelist_cache)
1871                                 continue;
1872
1873                         /*
1874                          * Needed to avoid possible looping condition
1875                          * in cache_grow_begin()
1876                          */
1877                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1878                                 continue;
1879
1880                         /* check if off slab has enough benefit */
1881                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1882                                 continue;
1883                 }
1884
1885                 /* Found something acceptable - save it away */
1886                 cachep->num = num;
1887                 cachep->gfporder = gfporder;
1888                 left_over = remainder;
1889
1890                 /*
1891                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1892                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1893                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1894                  */
1895                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1896                         break;
1897
1898                 /*
1899                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1900                  * currently bad for the gfp()s.
1901                  */
1902                 if (gfporder >= slab_max_order)
1903                         break;
1904
1905                 /*
1906                  * Acceptable internal fragmentation?
1907                  */
1908                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1909                         break;
1910         }
1911         return left_over;
1912 }
1913
1914 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1915                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1916 {
1917         int cpu;
1918         size_t size;
1919         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1920
1921         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1922         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1923
1924         if (!cpu_cache)
1925                 return NULL;
1926
1927         for_each_possible_cpu(cpu) {
1928                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1929                                 entries, batchcount);
1930         }
1931
1932         return cpu_cache;
1933 }
1934
1935 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1936 {
1937         if (slab_state >= FULL)
1938                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1939
1940         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1941         if (!cachep->cpu_cache)
1942                 return 1;
1943
1944         if (slab_state == DOWN) {
1945                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1946                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1947         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1948                 /* For kmem_cache_node */
1949                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1950         } else {
1951                 int node;
1952
1953                 for_each_online_node(node) {
1954                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1955                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1956                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1957                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1958                 }
1959         }
1960
1961         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1962                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1963                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1964
1965         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1966         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1967         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1968         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1969         cachep->batchcount = 1;
1970         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1971         return 0;
1972 }
1973
1974 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1975         unsigned long flags, const char *name,
1976         void (*ctor)(void *))
1977 {
1978         return flags;
1979 }
1980
1981 struct kmem_cache *
1982 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1983                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1984 {
1985         struct kmem_cache *cachep;
1986
1987         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1988         if (cachep) {
1989                 cachep->refcount++;
1990
1991                 /*
1992                  * Adjust the object sizes so that we clear
1993                  * the complete object on kzalloc.
1994                  */
1995                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1996         }
1997         return cachep;
1998 }
1999
2000 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
2001                         size_t size, unsigned long flags)
2002 {
2003         size_t left;
2004
2005         cachep->num = 0;
2006
2007         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2008                 return false;
2009
2010         left = calculate_slab_order(cachep, size,
2011                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
2012         if (!cachep->num)
2013                 return false;
2014
2015         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
2016                 return false;
2017
2018         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2019
2020         return true;
2021 }
2022
2023 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
2024                         size_t size, unsigned long flags)
2025 {
2026         size_t left;
2027
2028         cachep->num = 0;
2029
2030         /*
2031          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
2032          * to avoid recursive calls into kmemleak.
2033          */
2034         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
2035                 return false;
2036
2037         /*
2038          * Size is large, assume best to place the slab management obj
2039          * off-slab (should allow better packing of objs).
2040          */
2041         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
2042         if (!cachep->num)
2043                 return false;
2044
2045         /*
2046          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2047          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2048          */
2049         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
2050                 return false;
2051
2052         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2053
2054         return true;
2055 }
2056
2057 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
2058                         size_t size, unsigned long flags)
2059 {
2060         size_t left;
2061
2062         cachep->num = 0;
2063
2064         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
2065         if (!cachep->num)
2066                 return false;
2067
2068         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2069
2070         return true;
2071 }
2072
2073 /**
2074  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2075  * @cachep: cache management descriptor
2076  * @flags: SLAB flags
2077  *
2078  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2079  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2080  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2081  *
2082  * The flags are
2083  *
2084  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2085  * to catch references to uninitialised memory.
2086  *
2087  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2088  * for buffer overruns.
2089  *
2090  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2091  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2092  * as davem.
2093  */
2094 int
2095 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2096 {
2097         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2098         gfp_t gfp;
2099         int err;
2100         size_t size = cachep->size;
2101
2102 #if DEBUG
2103 #if FORCED_DEBUG
2104         /*
2105          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2106          * large objects, if the increased size would increase the object size
2107          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2108          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2109          */
2110         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2111                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2112                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2113         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2114                 flags |= SLAB_POISON;
2115 #endif
2116 #endif
2117
2118         /*
2119          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2120          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2121          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2122          */
2123         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2124                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2125                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2126         }
2127
2128         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2129                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2130                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2131                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2132                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2133                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2134         }
2135
2136         /* 3) caller mandated alignment */
2137         if (ralign < cachep->align) {
2138                 ralign = cachep->align;
2139         }
2140         /* disable debug if necessary */
2141         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2142                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2143         /*
2144          * 4) Store it.
2145          */
2146         cachep->align = ralign;
2147         cachep->colour_off = cache_line_size();
2148         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2149         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2150                 cachep->colour_off = cachep->align;
2151
2152         if (slab_is_available())
2153                 gfp = GFP_KERNEL;
2154         else
2155                 gfp = GFP_NOWAIT;
2156
2157 #if DEBUG
2158
2159         /*
2160          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2161          * into align above.
2162          */
2163         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2164                 /* add space for red zone words */
2165                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2166                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2167         }
2168         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2169                 /* user store requires one word storage behind the end of
2170                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2171                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2172                  */
2173                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2174                         size += REDZONE_ALIGN;
2175                 else
2176                         size += BYTES_PER_WORD;
2177         }
2178 #endif
2179
2180         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2181
2182         size = ALIGN(size, cachep->align);
2183         /*
2184          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2185          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2186          */
2187         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2188                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2189
2190 #if DEBUG
2191         /*
2192          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2193          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2194          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2195          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2196          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2197          */
2198         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2199                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2200                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2201                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2202
2203                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2204                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2205                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2206                                 size = tmp_size;
2207                                 goto done;
2208                         }
2209                 }
2210         }
2211 #endif
2212
2213         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2214                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2215                 goto done;
2216         }
2217
2218         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2219                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2220                 goto done;
2221         }
2222
2223         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2224                 goto done;
2225
2226         return -E2BIG;
2227
2228 done:
2229         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2230         cachep->flags = flags;
2231         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2232         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2233                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2234         cachep->size = size;
2235         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2236
2237 #if DEBUG
2238         /*
2239          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2240          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2241          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2242          */
2243         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2244                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2245                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2246                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2247 #endif
2248
2249         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2250                 cachep->freelist_cache =
2251                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2252         }
2253
2254         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2255         if (err) {
2256                 __kmem_cache_release(cachep);
2257                 return err;
2258         }
2259
2260         return 0;
2261 }
2262
2263 #if DEBUG
2264 static void check_irq_off(void)
2265 {
2266         BUG_ON(!irqs_disabled());
2267 }
2268
2269 static void check_irq_on(void)
2270 {
2271         BUG_ON(irqs_disabled());
2272 }
2273
2274 static void check_mutex_acquired(void)
2275 {
2276         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2277 }
2278
2279 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2280 {
2281 #ifdef CONFIG_SMP
2282         check_irq_off();
2283         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2284 #endif
2285 }
2286
2287 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2288 {
2289 #ifdef CONFIG_SMP
2290         check_irq_off();
2291         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2292 #endif
2293 }
2294
2295 #else
2296 #define check_irq_off() do { } while(0)
2297 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2298 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2299 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2300 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2301 #endif
2302
2303 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2304                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2305 {
2306         int tofree;
2307
2308         if (!ac || !ac->avail)
2309                 return;
2310
2311         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2312         if (tofree > ac->avail)
2313                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2314
2315         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2316         ac->avail -= tofree;
2317         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2318 }
2319
2320 static void do_drain(void *arg)
2321 {
2322         struct kmem_cache *cachep = arg;
2323         struct array_cache *ac;
2324         int node = numa_mem_id();
2325         struct kmem_cache_node *n;
2326         LIST_HEAD(list);
2327
2328         check_irq_off();
2329         ac = cpu_cache_get(cachep);
2330         n = get_node(cachep, node);
2331         spin_lock(&n->list_lock);
2332         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2333         spin_unlock(&n->list_lock);
2334         slabs_destroy(cachep, &list);
2335         ac->avail = 0;
2336 }
2337
2338 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2339 {
2340         struct kmem_cache_node *n;
2341         int node;
2342         LIST_HEAD(list);
2343
2344         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2345         check_irq_on();
2346         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2347                 if (n->alien)
2348                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2349
2350         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2351                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2352                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2353                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2354
2355                 slabs_destroy(cachep, &list);
2356         }
2357 }
2358
2359 /*
2360  * Remove slabs from the list of free slabs.
2361  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2362  *
2363  * Returns the actual number of slabs released.
2364  */
2365 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2366                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2367 {
2368         struct list_head *p;
2369         int nr_freed;
2370         struct page *page;
2371
2372         nr_freed = 0;
2373         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2374
2375                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2376                 p = n->slabs_free.prev;
2377                 if (p == &n->slabs_free) {
2378                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2379                         goto out;
2380                 }
2381
2382                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2383                 list_del(&page->lru);
2384                 /*
2385                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2386                  * to the cache.
2387                  */
2388                 n->free_objects -= cache->num;
2389                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2390                 slab_destroy(cache, page);
2391                 nr_freed++;
2392         }
2393 out:
2394         return nr_freed;
2395 }
2396
2397 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep, bool deactivate)
2398 {
2399         int ret = 0;
2400         int node;
2401         struct kmem_cache_node *n;
2402
2403         drain_cpu_caches(cachep);
2404
2405         check_irq_on();
2406         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2407                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2408
2409                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2410                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2411         }
2412         return (ret ? 1 : 0);
2413 }
2414
2415 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2416 {
2417         return __kmem_cache_shrink(cachep, false);
2418 }
2419
2420 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2421 {
2422         int i;
2423         struct kmem_cache_node *n;
2424
2425         cache_random_seq_destroy(cachep);
2426
2427         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2428
2429         /* NUMA: free the node structures */
2430         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2431                 kfree(n->shared);
2432                 free_alien_cache(n->alien);
2433                 kfree(n);
2434                 cachep->node[i] = NULL;
2435         }
2436 }
2437
2438 /*
2439  * Get the memory for a slab management obj.
2440  *
2441  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2442  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2443  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2444  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2445  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2446  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2447  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2448  *
2449  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2450  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2451  */
2452 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2453                                    struct page *page, int colour_off,
2454                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2455 {
2456         void *freelist;
2457         void *addr = page_address(page);
2458
2459         page->s_mem = addr + colour_off;
2460         page->active = 0;
2461
2462         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2463                 freelist = NULL;
2464         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2465                 /* Slab management obj is off-slab. */
2466                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2467                                               local_flags, nodeid);
2468                 if (!freelist)
2469                         return NULL;
2470         } else {
2471                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2472                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2473                                 cachep->freelist_size;
2474         }
2475
2476         return freelist;
2477 }
2478
2479 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2480 {
2481         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2482 }
2483
2484 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2485                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2486 {
2487         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2488 }
2489
2490 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2491 {
2492 #if DEBUG
2493         int i;
2494
2495         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2496                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2497
2498                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2499                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2500
2501                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2502                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2503                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2504                 }
2505                 /*
2506                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2507                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2508                  * They must also be threaded.
2509                  */
2510                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2511                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2512                                                    objp + obj_offset(cachep));
2513                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2514                         kasan_poison_object_data(
2515                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2516                 }
2517
2518                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2519                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2520                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2521                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2522                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2523                 }
2524                 /* need to poison the objs? */
2525                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2526                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2527                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2528                 }
2529         }
2530 #endif
2531 }
2532
2533 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2534 /* Hold information during a freelist initialization */
2535 union freelist_init_state {
2536         struct {
2537                 unsigned int pos;
2538                 freelist_idx_t *list;
2539                 unsigned int count;
2540                 unsigned int rand;
2541         };
2542         struct rnd_state rnd_state;
2543 };
2544
2545 /*
2546  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2547  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2548  */
2549 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2550                                 struct kmem_cache *cachep,
2551                                 unsigned int count)
2552 {
2553         bool ret;
2554         unsigned int rand;
2555
2556         /* Use best entropy available to define a random shift */
2557         get_random_bytes_arch(&rand, sizeof(rand));
2558
2559         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2560         if (!cachep->random_seq) {
2561                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2562                 ret = false;
2563         } else {
2564                 state->list = cachep->random_seq;
2565                 state->count = count;
2566                 state->pos = 0;
2567                 state->rand = rand;
2568                 ret = true;
2569         }
2570         return ret;
2571 }
2572
2573 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2574 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2575 {
2576         return (state->list[state->pos++] + state->rand) % state->count;
2577 }
2578
2579 /*
2580  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2581  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2582  */
2583 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2584 {
2585         unsigned int objfreelist = 0, i, count = cachep->num;
2586         union freelist_init_state state;
2587         bool precomputed;
2588
2589         if (count < 2)
2590                 return false;
2591
2592         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2593
2594         /* Take a random entry as the objfreelist */
2595         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2596                 if (!precomputed)
2597                         objfreelist = count - 1;
2598                 else
2599                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2600                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2601                                                 obj_offset(cachep);
2602                 count--;
2603         }
2604
2605         /*
2606          * On early boot, generate the list dynamically.
2607          * Later use a pre-computed list for speed.
2608          */
2609         if (!precomputed) {
2610                 freelist_randomize(&state.rnd_state, page->freelist, count);
2611         } else {
2612                 for (i = 0; i < count; i++)
2613                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2614         }
2615
2616         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2617                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2618
2619         return true;
2620 }
2621 #else
2622 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2623                                 struct page *page)
2624 {
2625         return false;
2626 }
2627 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2628
2629 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2630                             struct page *page)
2631 {
2632         int i;
2633         void *objp;
2634         bool shuffled;
2635
2636         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2637
2638         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2639         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2640
2641         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2642                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2643                                                 obj_offset(cachep);
2644         }
2645
2646         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2647                 /* constructor could break poison info */
2648                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2649                         objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2650                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2651                         cachep->ctor(objp);
2652                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2653                 }
2654
2655                 if (!shuffled)
2656                         set_free_obj(page, i, i);
2657         }
2658 }
2659
2660 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2661 {
2662         void *objp;
2663
2664         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2665         page->active++;
2666
2667 #if DEBUG
2668         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2669                 set_store_user_dirty(cachep);
2670 #endif
2671
2672         return objp;
2673 }
2674
2675 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2676                         struct page *page, void *objp)
2677 {
2678         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2679 #if DEBUG
2680         unsigned int i;
2681
2682         /* Verify double free bug */
2683         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2684                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2685                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2686                                cachep->name, objp);
2687                         BUG();
2688                 }
2689         }
2690 #endif
2691         page->active--;
2692         if (!page->freelist)
2693                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2694
2695         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2696 }
2697
2698 /*
2699  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2700  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2701  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2702  */
2703 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2704                            void *freelist)
2705 {
2706         page->slab_cache = cache;
2707         page->freelist = freelist;
2708 }
2709
2710 /*
2711  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2712  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2713  */
2714 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2715                                 gfp_t flags, int nodeid)
2716 {
2717         void *freelist;
2718         size_t offset;
2719         gfp_t local_flags;
2720         int page_node;
2721         struct kmem_cache_node *n;
2722         struct page *page;
2723
2724         /*
2725          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2726          * critical path in kmem_cache_alloc().
2727          */
2728         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2729                 pr_emerg("gfp: %u\n", flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2730                 BUG();
2731         }
2732         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2733
2734         check_irq_off();
2735         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2736                 local_irq_enable();
2737
2738         /*
2739          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2740          * 'nodeid'.
2741          */
2742         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2743         if (!page)
2744                 goto failed;
2745
2746         page_node = page_to_nid(page);
2747         n = get_node(cachep, page_node);
2748
2749         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2750         n->colour_next++;
2751         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2752                 n->colour_next = 0;
2753
2754         offset = n->colour_next;
2755         if (offset >= cachep->colour)
2756                 offset = 0;
2757
2758         offset *= cachep->colour_off;
2759
2760         /* Get slab management. */
2761         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2762                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2763         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2764                 goto opps1;
2765
2766         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2767
2768         kasan_poison_slab(page);
2769         cache_init_objs(cachep, page);
2770
2771         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2772                 local_irq_disable();
2773
2774         return page;
2775
2776 opps1:
2777         kmem_freepages(cachep, page);
2778 failed:
2779         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2780                 local_irq_disable();
2781         return NULL;
2782 }
2783
2784 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2785 {
2786         struct kmem_cache_node *n;
2787         void *list = NULL;
2788
2789         check_irq_off();
2790
2791         if (!page)
2792                 return;
2793
2794         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2795         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2796
2797         spin_lock(&n->list_lock);
2798         if (!page->active)
2799                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2800         else
2801                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2802         STATS_INC_GROWN(cachep);
2803         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2804         spin_unlock(&n->list_lock);
2805
2806         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2807 }
2808
2809 #if DEBUG
2810
2811 /*
2812  * Perform extra freeing checks:
2813  * - detect bad pointers.
2814  * - POISON/RED_ZONE checking
2815  */
2816 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2817 {
2818         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2819                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2820                        (unsigned long)objp);
2821                 BUG();
2822         }
2823 }
2824
2825 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2826 {
2827         unsigned long long redzone1, redzone2;
2828
2829         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2830         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2831
2832         /*
2833          * Redzone is ok.
2834          */
2835         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2836                 return;
2837
2838         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2839                 slab_error(cache, "double free detected");
2840         else
2841                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2842
2843         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2844                obj, redzone1, redzone2);
2845 }
2846
2847 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2848                                    unsigned long caller)
2849 {
2850         unsigned int objnr;
2851         struct page *page;
2852
2853         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2854
2855         objp -= obj_offset(cachep);
2856         kfree_debugcheck(objp);
2857         page = virt_to_head_page(objp);
2858
2859         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2860                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2861                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2862                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2863         }
2864         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2865                 set_store_user_dirty(cachep);
2866                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2867         }
2868
2869         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2870
2871         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2872         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2873
2874         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2875                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2876                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2877         }
2878         return objp;
2879 }
2880
2881 #else
2882 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2883 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2884 #endif
2885
2886 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2887                                                 void **list)
2888 {
2889 #if DEBUG
2890         void *next = *list;
2891         void *objp;
2892
2893         while (next) {
2894                 objp = next - obj_offset(cachep);
2895                 next = *(void **)next;
2896                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2897         }
2898 #endif
2899 }
2900
2901 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2902                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2903                                 void **list)
2904 {
2905         /* move slabp to correct slabp list: */
2906         list_del(&page->lru);
2907         if (page->active == cachep->num) {
2908                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2909                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2910 #if DEBUG
2911                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2912                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2913                                 void **objp = page->freelist;
2914
2915                                 *objp = *list;
2916                                 *list = objp;
2917                         }
2918 #endif
2919                         page->freelist = NULL;
2920                 }
2921         } else
2922                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2923 }
2924
2925 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2926 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2927                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2928 {
2929         if (!page)
2930                 return NULL;
2931
2932         if (pfmemalloc)
2933                 return page;
2934
2935         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2936                 return page;
2937
2938         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2939         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2940                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2941                 return page;
2942         }
2943
2944         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2945         list_del(&page->lru);
2946         if (!page->active)
2947                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2948         else
2949                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2950
2951         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2952                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2953                         return page;
2954         }
2955
2956         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2957                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2958                         return page;
2959         }
2960
2961         return NULL;
2962 }
2963
2964 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2965 {
2966         struct page *page;
2967
2968         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2969                         struct page, lru);
2970         if (!page) {
2971                 n->free_touched = 1;
2972                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2973                                 struct page, lru);
2974         }
2975
2976         if (sk_memalloc_socks())
2977                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2978
2979         return page;
2980 }
2981
2982 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2983                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2984 {
2985         struct page *page;
2986         void *obj;
2987         void *list = NULL;
2988
2989         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2990                 return NULL;
2991
2992         spin_lock(&n->list_lock);
2993         page = get_first_slab(n, true);
2994         if (!page) {
2995                 spin_unlock(&n->list_lock);
2996                 return NULL;
2997         }
2998
2999         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3000         n->free_objects--;
3001
3002         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3003
3004         spin_unlock(&n->list_lock);
3005         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3006
3007         return obj;
3008 }
3009
3010 /*
3011  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
3012  * or cache_grow_end() for new slab
3013  */
3014 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
3015                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
3016 {
3017         /*
3018          * There must be at least one object available for
3019          * allocation.
3020          */
3021         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
3022
3023         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
3024                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3025                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3026                 STATS_SET_HIGH(cachep);
3027
3028                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
3029         }
3030
3031         return batchcount;
3032 }
3033
3034 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3035 {
3036         int batchcount;
3037         struct kmem_cache_node *n;
3038         struct array_cache *ac, *shared;
3039         int node;
3040         void *list = NULL;
3041         struct page *page;
3042
3043         check_irq_off();
3044         node = numa_mem_id();
3045
3046         ac = cpu_cache_get(cachep);
3047         batchcount = ac->batchcount;
3048         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3049                 /*
3050                  * If there was little recent activity on this cache, then
3051                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3052                  * refill bouncing.
3053                  */
3054                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3055         }
3056         n = get_node(cachep, node);
3057
3058         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3059         shared = READ_ONCE(n->shared);
3060         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3061                 goto direct_grow;
3062
3063         spin_lock(&n->list_lock);
3064         shared = READ_ONCE(n->shared);
3065
3066         /* See if we can refill from the shared array */
3067         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3068                 shared->touched = 1;
3069                 goto alloc_done;
3070         }
3071
3072         while (batchcount > 0) {
3073                 /* Get slab alloc is to come from. */
3074                 page = get_first_slab(n, false);
3075                 if (!page)
3076                         goto must_grow;
3077
3078                 check_spinlock_acquired(cachep);
3079
3080                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3081                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3082         }
3083
3084 must_grow:
3085         n->free_objects -= ac->avail;
3086 alloc_done:
3087         spin_unlock(&n->list_lock);
3088         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3089
3090 direct_grow:
3091         if (unlikely(!ac->avail)) {
3092                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3093                 if (sk_memalloc_socks()) {
3094                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3095
3096                         if (obj)
3097                                 return obj;
3098                 }
3099
3100                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3101
3102                 /*
3103                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3104                  * then ac could change.
3105                  */
3106                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3107                 if (!ac->avail && page)
3108                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3109                 cache_grow_end(cachep, page);
3110
3111                 if (!ac->avail)
3112                         return NULL;
3113         }
3114         ac->touched = 1;
3115
3116         return ac->entry[--ac->avail];
3117 }
3118
3119 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3120                                                 gfp_t flags)
3121 {
3122         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3123 }
3124
3125 #if DEBUG
3126 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3127                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3128 {
3129         if (!objp)
3130                 return objp;
3131         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3132                 check_poison_obj(cachep, objp);
3133                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3134                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3135         }
3136         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3137                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3138
3139         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3140                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3141                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3142                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3143                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3144                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3145                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3146                 }
3147                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3148                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3149         }
3150
3151         objp += obj_offset(cachep);
3152         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3153                 cachep->ctor(objp);
3154         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3155             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3156                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3157                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3158         }
3159         return objp;
3160 }
3161 #else
3162 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3163 #endif
3164
3165 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3166 {
3167         void *objp;
3168         struct array_cache *ac;
3169
3170         check_irq_off();
3171
3172         ac = cpu_cache_get(cachep);
3173         if (likely(ac->avail)) {
3174                 ac->touched = 1;
3175                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3176
3177                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3178                 goto out;
3179         }
3180
3181         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3182         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3183         /*
3184          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3185          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3186          */
3187         ac = cpu_cache_get(cachep);
3188
3189 out:
3190         /*
3191          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3192          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3193          * treat the array pointers as a reference to the object.
3194          */
3195         if (objp)
3196                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3197         return objp;
3198 }
3199
3200 #ifdef CONFIG_NUMA
3201 /*
3202  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3203  *
3204  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3205  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3206  */
3207 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3208 {
3209         int nid_alloc, nid_here;
3210
3211         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3212                 return NULL;
3213         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3214         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3215                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3216         else if (current->mempolicy)
3217                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3218         if (nid_alloc != nid_here)
3219                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3220         return NULL;
3221 }
3222
3223 /*
3224  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3225  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3226  * available node for available objects. If that fails then we
3227  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3228  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3229  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3230  */
3231 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3232 {
3233         struct zonelist *zonelist;
3234         struct zoneref *z;
3235         struct zone *zone;
3236         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3237         void *obj = NULL;
3238         struct page *page;
3239         int nid;
3240         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3241
3242         if (flags & __GFP_THISNODE)
3243                 return NULL;
3244
3245 retry_cpuset:
3246         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3247         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3248
3249 retry:
3250         /*
3251          * Look through allowed nodes for objects available
3252          * from existing per node queues.
3253          */
3254         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3255                 nid = zone_to_nid(zone);
3256
3257                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3258                         get_node(cache, nid) &&
3259                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3260                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3261                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3262                                 if (obj)
3263                                         break;
3264                 }
3265         }
3266
3267         if (!obj) {
3268                 /*
3269                  * This allocation will be performed within the constraints
3270                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3271                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3272                  * set and go into memory reserves if necessary.
3273                  */
3274                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3275                 cache_grow_end(cache, page);
3276                 if (page) {
3277                         nid = page_to_nid(page);
3278                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3279                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3280
3281                         /*
3282                          * Another processor may allocate the objects in
3283                          * the slab since we are not holding any locks.
3284                          */
3285                         if (!obj)
3286                                 goto retry;
3287                 }
3288         }
3289
3290         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3291                 goto retry_cpuset;
3292         return obj;
3293 }
3294
3295 /*
3296  * A interface to enable slab creation on nodeid
3297  */
3298 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3299                                 int nodeid)
3300 {
3301         struct page *page;
3302         struct kmem_cache_node *n;
3303         void *obj = NULL;
3304         void *list = NULL;
3305
3306         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3307         n = get_node(cachep, nodeid);
3308         BUG_ON(!n);
3309
3310         check_irq_off();
3311         spin_lock(&n->list_lock);
3312         page = get_first_slab(n, false);
3313         if (!page)
3314                 goto must_grow;
3315
3316         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3317
3318         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3319         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3320         STATS_SET_HIGH(cachep);
3321
3322         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3323
3324         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3325         n->free_objects--;
3326
3327         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3328
3329         spin_unlock(&n->list_lock);
3330         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3331         return obj;
3332
3333 must_grow:
3334         spin_unlock(&n->list_lock);
3335         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3336         if (page) {
3337                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3338                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3339         }
3340         cache_grow_end(cachep, page);
3341
3342         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3343 }
3344
3345 static __always_inline void *
3346 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3347                    unsigned long caller)
3348 {
3349         unsigned long save_flags;
3350         void *ptr;
3351         int slab_node = numa_mem_id();
3352
3353         flags &= gfp_allowed_mask;
3354         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3355         if (unlikely(!cachep))
3356                 return NULL;
3357
3358         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3359         local_irq_save(save_flags);
3360
3361         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3362                 nodeid = slab_node;
3363
3364         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3365                 /* Node not bootstrapped yet */
3366                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3367                 goto out;
3368         }
3369
3370         if (nodeid == slab_node) {
3371                 /*
3372                  * Use the locally cached objects if possible.
3373                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3374                  * to other nodes. It may fail while we still have
3375                  * objects on other nodes available.
3376                  */
3377                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3378                 if (ptr)
3379                         goto out;
3380         }
3381         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3382         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3383   out:
3384         local_irq_restore(save_flags);
3385         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3386
3387         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3388                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3389
3390         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3391         return ptr;
3392 }
3393
3394 static __always_inline void *
3395 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3396 {
3397         void *objp;
3398
3399         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3400                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3401                 if (objp)
3402                         goto out;
3403         }
3404         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3405
3406         /*
3407          * We may just have run out of memory on the local node.
3408          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3409          */
3410         if (!objp)
3411                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3412
3413   out:
3414         return objp;
3415 }
3416 #else
3417
3418 static __always_inline void *
3419 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3420 {
3421         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3422 }
3423
3424 #endif /* CONFIG_NUMA */
3425
3426 static __always_inline void *
3427 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3428 {
3429         unsigned long save_flags;
3430         void *objp;
3431
3432         flags &= gfp_allowed_mask;
3433         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3434         if (unlikely(!cachep))
3435                 return NULL;
3436
3437         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3438         local_irq_save(save_flags);
3439         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3440         local_irq_restore(save_flags);
3441         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3442         prefetchw(objp);
3443
3444         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3445                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3446
3447         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3448         return objp;
3449 }
3450
3451 /*
3452  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3453  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3454  */
3455 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3456                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3457 {
3458         int i;
3459         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3460         struct page *page;
3461
3462         n->free_objects += nr_objects;
3463
3464         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3465                 void *objp;
3466                 struct page *page;
3467
3468                 objp = objpp[i];
3469
3470                 page = virt_to_head_page(objp);
3471                 list_del(&page->lru);
3472                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3473                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3474                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3475
3476                 /* fixup slab chains */
3477                 if (page->active == 0)
3478                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3479                 else {
3480                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3481                          * partial list on free - maximum time for the
3482                          * other objects to be freed, too.
3483                          */
3484                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3485                 }
3486         }
3487
3488         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3489                 n->free_objects -= cachep->num;
3490
3491                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3492                 list_del(&page->lru);
3493                 list_add(&page->lru, list);
3494         }
3495 }
3496
3497 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3498 {
3499         int batchcount;
3500         struct kmem_cache_node *n;
3501         int node = numa_mem_id();
3502         LIST_HEAD(list);
3503
3504         batchcount = ac->batchcount;
3505
3506         check_irq_off();
3507         n = get_node(cachep, node);
3508         spin_lock(&n->list_lock);
3509         if (n->shared) {
3510                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3511                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3512                 if (max) {
3513                         if (batchcount > max)
3514                                 batchcount = max;
3515                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3516                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3517                         shared_array->avail += batchcount;
3518                         goto free_done;
3519                 }
3520         }
3521
3522         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3523 free_done:
3524 #if STATS
3525         {
3526                 int i = 0;
3527                 struct page *page;
3528
3529                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3530                         BUG_ON(page->active);
3531
3532                         i++;
3533                 }
3534                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3535         }
3536 #endif
3537         spin_unlock(&n->list_lock);
3538         slabs_destroy(cachep, &list);
3539         ac->avail -= batchcount;
3540         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3541 }
3542
3543 /*
3544  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3545  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3546  */
3547 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3548                                 unsigned long caller)
3549 {
3550         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3551         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3552                 return;
3553
3554         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3555 }
3556
3557 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3558                 unsigned long caller)
3559 {
3560         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3561
3562         check_irq_off();
3563         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3564         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3565
3566         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3567
3568         /*
3569          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3570          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3571          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3572          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3573          * the cache.
3574          */
3575         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3576                 return;
3577
3578         if (ac->avail < ac->limit) {
3579                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3580         } else {
3581                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3582                 cache_flusharray(cachep, ac);
3583         }
3584
3585         if (sk_memalloc_socks()) {
3586                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3587
3588                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3589                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3590                         return;
3591                 }
3592         }
3593
3594         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3595 }
3596
3597 /**
3598  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3599  * @cachep: The cache to allocate from.
3600  * @flags: See kmalloc().
3601  *
3602  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3603  * if the cache has no available objects.
3604  */
3605 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3606 {
3607         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3608
3609         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3610         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3611                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3612
3613         return ret;
3614 }
3615 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3616
3617 static __always_inline void
3618 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3619                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3620 {
3621         size_t i;
3622
3623         for (i = 0; i < size; i++)
3624                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3625 }
3626
3627 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3628                           void **p)
3629 {
3630         size_t i;
3631
3632         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3633         if (!s)
3634                 return 0;
3635
3636         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3637
3638         local_irq_disable();
3639         for (i = 0; i < size; i++) {
3640                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3641
3642                 if (unlikely(!objp))
3643                         goto error;
3644                 p[i] = objp;
3645         }
3646         local_irq_enable();
3647
3648         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3649
3650         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3651         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3652                 for (i = 0; i < size; i++)
3653                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3654
3655         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3656         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3657         return size;
3658 error:
3659         local_irq_enable();
3660         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3661         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3662         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3663         return 0;
3664 }
3665 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3666
3667 #ifdef CONFIG_TRACING
3668 void *
3669 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3670 {
3671         void *ret;
3672
3673         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3674
3675         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3676         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3677                       size, cachep->size, flags);
3678         return ret;
3679 }
3680 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3681 #endif
3682
3683 #ifdef CONFIG_NUMA
3684 /**
3685  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3686  * @cachep: The cache to allocate from.
3687  * @flags: See kmalloc().
3688  * @nodeid: node number of the target node.
3689  *
3690  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3691  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3692  *
3693  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3694  */
3695 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3696 {
3697         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3698
3699         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3700         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3701                                     cachep->object_size, cachep->size,
3702                                     flags, nodeid);
3703
3704         return ret;
3705 }
3706 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3707
3708 #ifdef CONFIG_TRACING
3709 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3710                                   gfp_t flags,
3711                                   int nodeid,
3712                                   size_t size)
3713 {
3714         void *ret;
3715
3716         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3717
3718         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3719         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3720                            size, cachep->size,
3721                            flags, nodeid);
3722         return ret;
3723 }
3724 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3725 #endif
3726
3727 static __always_inline void *
3728 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3729 {
3730         struct kmem_cache *cachep;
3731         void *ret;
3732
3733         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3734         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3735                 return cachep;
3736         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3737         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3738
3739         return ret;
3740 }
3741
3742 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3743 {
3744         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3745 }
3746 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3747
3748 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3749                 int node, unsigned long caller)
3750 {
3751         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3752 }
3753 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3754 #endif /* CONFIG_NUMA */
3755
3756 /**
3757  * __do_kmalloc - allocate memory
3758  * @size: how many bytes of memory are required.
3759  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3760  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3761  */
3762 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3763                                           unsigned long caller)
3764 {
3765         struct kmem_cache *cachep;
3766         void *ret;
3767
3768         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3769         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3770                 return cachep;
3771         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3772
3773         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3774         trace_kmalloc(caller, ret,
3775                       size, cachep->size, flags);
3776
3777         return ret;
3778 }
3779
3780 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3781 {
3782         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3783 }
3784 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3785
3786 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3787 {
3788         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3789 }
3790 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3791
3792 /**
3793  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3794  * @cachep: The cache the allocation was from.
3795  * @objp: The previously allocated object.
3796  *
3797  * Free an object which was previously allocated from this
3798  * cache.
3799  */
3800 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3801 {
3802         unsigned long flags;
3803         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3804         if (!cachep)
3805                 return;
3806
3807         local_irq_save(flags);
3808         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3809         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3810                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3811         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3812         local_irq_restore(flags);
3813
3814         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3815 }
3816 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3817
3818 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3819 {
3820         struct kmem_cache *s;
3821         size_t i;
3822
3823         local_irq_disable();
3824         for (i = 0; i < size; i++) {
3825                 void *objp = p[i];
3826
3827                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3828                         s = virt_to_cache(objp);
3829                 else
3830                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3831
3832                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3833                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3834                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3835
3836                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3837         }
3838         local_irq_enable();
3839
3840         /* FIXME: add tracing */
3841 }
3842 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3843
3844 /**
3845  * kfree - free previously allocated memory
3846  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3847  *
3848  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3849  *
3850  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3851  * or you will run into trouble.
3852  */
3853 void kfree(const void *objp)
3854 {
3855         struct kmem_cache *c;
3856         unsigned long flags;
3857
3858         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3859
3860         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3861                 return;
3862         local_irq_save(flags);
3863         kfree_debugcheck(objp);
3864         c = virt_to_cache(objp);
3865         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3866
3867         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3868         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3869         local_irq_restore(flags);
3870 }
3871 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3872
3873 /*
3874  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3875  */
3876 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3877 {
3878         int ret;
3879         int node;
3880         struct kmem_cache_node *n;
3881
3882         for_each_online_node(node) {
3883                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3884                 if (ret)
3885                         goto fail;
3886
3887         }
3888
3889         return 0;
3890
3891 fail:
3892         if (!cachep->list.next) {
3893                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3894                 node--;
3895                 while (node >= 0) {
3896                         n = get_node(cachep, node);
3897                         if (n) {
3898                                 kfree(n->shared);
3899                                 free_alien_cache(n->alien);
3900                                 kfree(n);
3901                                 cachep->node[node] = NULL;
3902                         }
3903                         node--;
3904                 }
3905         }
3906         return -ENOMEM;
3907 }
3908
3909 /* Always called with the slab_mutex held */
3910 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3911                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3912 {
3913         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3914         int cpu;
3915
3916         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3917         if (!cpu_cache)
3918                 return -ENOMEM;
3919
3920         prev = cachep->cpu_cache;
3921         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3922         kick_all_cpus_sync();
3923
3924         check_irq_on();
3925         cachep->batchcount = batchcount;
3926         cachep->limit = limit;
3927         cachep->shared = shared;
3928
3929         if (!prev)
3930                 goto setup_node;
3931
3932         for_each_online_cpu(cpu) {
3933                 LIST_HEAD(list);
3934                 int node;
3935                 struct kmem_cache_node *n;
3936                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3937
3938                 node = cpu_to_mem(cpu);
3939                 n = get_node(cachep, node);
3940                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3941                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3942                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3943                 slabs_destroy(cachep, &list);
3944         }
3945         free_percpu(prev);
3946
3947 setup_node:
3948         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3949 }
3950
3951 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3952                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3953 {
3954         int ret;
3955         struct kmem_cache *c;
3956
3957         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3958
3959         if (slab_state < FULL)
3960                 return ret;
3961
3962         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3963                 return ret;
3964
3965         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3966         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3967                 /* return value determined by the root cache only */
3968                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3969         }
3970
3971         return ret;
3972 }
3973
3974 /* Called with slab_mutex held always */
3975 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3976 {
3977         int err;
3978         int limit = 0;
3979         int shared = 0;
3980         int batchcount = 0;
3981
3982         err = cache_random_seq_create(cachep, gfp);
3983         if (err)
3984                 goto end;
3985
3986         if (!is_root_cache(cachep)) {
3987                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3988                 limit = root->limit;
3989                 shared = root->shared;
3990                 batchcount = root->batchcount;
3991         }
3992
3993         if (limit && shared && batchcount)
3994                 goto skip_setup;
3995         /*
3996          * The head array serves three purposes:
3997          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3998          * - reduce the number of spinlock operations.
3999          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4000          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4001          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4002          * Bonwick.
4003          */
4004         if (cachep->size > 131072)
4005                 limit = 1;
4006         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
4007                 limit = 8;
4008         else if (cachep->size > 1024)
4009                 limit = 24;
4010         else if (cachep->size > 256)
4011                 limit = 54;
4012         else
4013                 limit = 120;
4014
4015         /*
4016          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4017          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4018          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4019          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4020          * replaces Bonwick's magazine layer.
4021          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4022          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4023          */
4024         shared = 0;
4025         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4026                 shared = 8;
4027
4028 #if DEBUG
4029         /*
4030          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4031          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4032          */
4033         if (limit > 32)
4034                 limit = 32;
4035 #endif
4036         batchcount = (limit + 1) / 2;
4037 skip_setup:
4038         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4039 end:
4040         if (err)
4041                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4042                        cachep->name, -err);
4043         return err;
4044 }
4045
4046 /*
4047  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4048  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4049  * if drain_array() is used on the shared array.
4050  */
4051 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4052                          struct array_cache *ac, int node)
4053 {
4054         LIST_HEAD(list);
4055
4056         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4057         check_mutex_acquired();
4058
4059         if (!ac || !ac->avail)
4060                 return;
4061
4062         if (ac->touched) {
4063                 ac->touched = 0;
4064                 return;
4065         }
4066
4067         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4068         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4069         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4070
4071         slabs_destroy(cachep, &list);
4072 }
4073
4074 /**
4075  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4076  * @w: work descriptor
4077  *
4078  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4079  * Purpose:
4080  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4081  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4082  *
4083  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4084  * again on the next iteration.
4085  */
4086 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4087 {
4088         struct kmem_cache *searchp;
4089         struct kmem_cache_node *n;
4090         int node = numa_mem_id();
4091         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4092
4093         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4094                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4095                 goto out;
4096
4097         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4098                 check_irq_on();
4099
4100                 /*
4101                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4102                  * have established with reasonable certainty that
4103                  * we can do some work if the lock was obtained.
4104                  */
4105                 n = get_node(searchp, node);
4106
4107                 reap_alien(searchp, n);
4108
4109                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4110
4111                 /*
4112                  * These are racy checks but it does not matter
4113                  * if we skip one check or scan twice.
4114                  */
4115                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4116                         goto next;
4117
4118                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4119
4120                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4121
4122                 if (n->free_touched)
4123                         n->free_touched = 0;
4124                 else {
4125                         int freed;
4126
4127                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4128                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4129                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4130                 }
4131 next:
4132                 cond_resched();
4133         }
4134         check_irq_on();
4135         mutex_unlock(&slab_mutex);
4136         next_reap_node();
4137 out:
4138         /* Set up the next iteration */
4139         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4140 }
4141
4142 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4143 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4144 {
4145         struct page *page;
4146         unsigned long active_objs;
4147         unsigned long num_objs;
4148         unsigned long active_slabs = 0;
4149         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4150         const char *name;
4151         char *error = NULL;
4152         int node;
4153         struct kmem_cache_node *n;
4154
4155         active_objs = 0;
4156         num_slabs = 0;
4157         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4158
4159                 check_irq_on();
4160                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4161
4162                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru) {
4163                         if (page->active != cachep->num && !error)
4164                                 error = "slabs_full accounting error";
4165                         active_objs += cachep->num;
4166                         active_slabs++;
4167                 }
4168                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4169                         if (page->active == cachep->num && !error)
4170                                 error = "slabs_partial accounting error";
4171                         if (!page->active && !error)
4172                                 error = "slabs_partial accounting error";
4173                         active_objs += page->active;
4174                         active_slabs++;
4175                 }
4176                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4177                         if (page->active && !error)
4178                                 error = "slabs_free accounting error";
4179                         num_slabs++;
4180                 }
4181                 free_objects += n->free_objects;
4182                 if (n->shared)
4183                         shared_avail += n->shared->avail;
4184
4185                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4186         }
4187         num_slabs += active_slabs;
4188         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4189         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4190                 error = "free_objects accounting error";
4191
4192         name = cachep->name;
4193         if (error)
4194                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4195
4196         sinfo->active_objs = active_objs;
4197         sinfo->num_objs = num_objs;
4198         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4199         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4200         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4201         sinfo->limit = cachep->limit;
4202         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4203         sinfo->shared = cachep->shared;
4204         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4205         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4206 }
4207
4208 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4209 {
4210 #if STATS
4211         {                       /* node stats */
4212                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4213                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4214                 unsigned long grown = cachep->grown;
4215                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4216                 unsigned long errors = cachep->errors;
4217                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4218                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4219                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4220                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4221
4222                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4223                            allocs, high, grown,
4224                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4225                            node_frees, overflows);
4226         }
4227         /* cpu stats */
4228         {
4229                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4230                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4231                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4232                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4233
4234                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4235                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4236         }
4237 #endif
4238 }
4239
4240 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4241 /**
4242  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4243  * @file: unused
4244  * @buffer: user buffer
4245  * @count: data length
4246  * @ppos: unused
4247  */
4248 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4249                        size_t count, loff_t *ppos)
4250 {
4251         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4252         int limit, batchcount, shared, res;
4253         struct kmem_cache *cachep;
4254
4255         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4256                 return -EINVAL;
4257         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4258                 return -EFAULT;
4259         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4260
4261         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4262         if (!tmp)
4263                 return -EINVAL;
4264         *tmp = '\0';
4265         tmp++;
4266         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4267                 return -EINVAL;
4268
4269         /* Find the cache in the chain of caches. */
4270         mutex_lock(&slab_mutex);
4271         res = -EINVAL;
4272         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4273                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4274                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4275                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4276                                 res = 0;
4277                         } else {
4278                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4279                                                        batchcount, shared,
4280                                                        GFP_KERNEL);
4281                         }
4282                         break;
4283                 }
4284         }
4285         mutex_unlock(&slab_mutex);
4286         if (res >= 0)
4287                 res = count;
4288         return res;
4289 }
4290
4291 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4292
4293 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4294 {
4295         unsigned long *p;
4296         int l;
4297         if (!v)
4298                 return 1;
4299         l = n[1];
4300         p = n + 2;
4301         while (l) {
4302                 int i = l/2;
4303                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4304                 if (*q == v) {
4305                         q[1]++;
4306                         return 1;
4307                 }
4308                 if (*q > v) {
4309                         l = i;
4310                 } else {
4311                         p = q + 2;
4312                         l -= i + 1;
4313                 }
4314         }
4315         if (++n[1] == n[0])
4316                 return 0;
4317         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4318         p[0] = v;
4319         p[1] = 1;
4320         return 1;
4321 }
4322
4323 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4324                                                 struct page *page)
4325 {
4326         void *p;
4327         int i, j;
4328         unsigned long v;
4329
4330         if (n[0] == n[1])
4331                 return;
4332         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4333                 bool active = true;
4334
4335                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4336                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4337                                 active = false;
4338                                 break;
4339                         }
4340                 }
4341
4342                 if (!active)
4343                         continue;
4344
4345                 /*
4346                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4347                  * mapping is established when actual object allocation and
4348                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4349                  * cache.
4350                  */
4351                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4352                         continue;
4353
4354                 if (!add_caller(n, v))
4355                         return;
4356         }
4357 }
4358
4359 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4360 {
4361 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4362         unsigned long offset, size;
4363         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4364
4365         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4366                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4367                 if (modname[0])
4368                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4369                 return;
4370         }
4371 #endif
4372         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4373 }
4374
4375 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4376 {
4377         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4378         struct page *page;
4379         struct kmem_cache_node *n;
4380         const char *name;
4381         unsigned long *x = m->private;
4382         int node;
4383         int i;
4384
4385         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4386                 return 0;
4387         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4388                 return 0;
4389
4390         /*
4391          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4392          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4393          * during the processing, information would be wrong so restart
4394          * whole processing.
4395          */
4396         do {
4397                 set_store_user_clean(cachep);
4398                 drain_cpu_caches(cachep);
4399
4400                 x[1] = 0;
4401
4402                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4403
4404                         check_irq_on();
4405                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4406
4407                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4408                                 handle_slab(x, cachep, page);
4409                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4410                                 handle_slab(x, cachep, page);
4411                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4412                 }
4413         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4414
4415         name = cachep->name;
4416         if (x[0] == x[1]) {
4417                 /* Increase the buffer size */
4418                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4419                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4420                 if (!m->private) {
4421                         /* Too bad, we are really out */
4422                         m->private = x;
4423                         mutex_lock(&slab_mutex);
4424                         return -ENOMEM;
4425                 }
4426                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4427                 kfree(x);
4428                 mutex_lock(&slab_mutex);
4429                 /* Now make sure this entry will be retried */
4430                 m->count = m->size;
4431                 return 0;
4432         }
4433         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4434                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4435                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4436                 seq_putc(m, '\n');
4437         }
4438
4439         return 0;
4440 }
4441
4442 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4443         .start = slab_start,
4444         .next = slab_next,
4445         .stop = slab_stop,
4446         .show = leaks_show,
4447 };
4448
4449 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4450 {
4451         unsigned long *n;
4452
4453         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4454         if (!n)
4455                 return -ENOMEM;
4456
4457         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4458
4459         return 0;
4460 }
4461
4462 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4463         .open           = slabstats_open,
4464         .read           = seq_read,
4465         .llseek         = seq_lseek,
4466         .release        = seq_release_private,
4467 };
4468 #endif
4469
4470 static int __init slab_proc_init(void)
4471 {
4472 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4473         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4474 #endif
4475         return 0;
4476 }
4477 module_init(slab_proc_init);
4478 #endif
4479
4480 /**
4481  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4482  * @objp: Pointer to the object
4483  *
4484  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4485  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4486  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4487  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4488  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4489  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4490  * must not be freed during the duration of the call.
4491  */
4492 size_t ksize(const void *objp)
4493 {
4494         size_t size;
4495
4496         BUG_ON(!objp);
4497         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4498                 return 0;
4499
4500         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4501         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4502          * so we need to unpoison this area.
4503          */
4504         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4505
4506         return size;
4507 }
4508 EXPORT_SYMBOL(ksize);