OSDN Git Service

mm, memcg: fix reclaim deadlock with writeback
[android-x86/kernel.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <net/sock.h>
121
122 #include        <asm/cacheflush.h>
123 #include        <asm/tlbflush.h>
124 #include        <asm/page.h>
125
126 #include <trace/events/kmem.h>
127
128 #include        "internal.h"
129
130 #include        "slab.h"
131
132 /*
133  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
134  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
135  *
136  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
137  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
138  *
139  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
140  */
141
142 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
143 #define DEBUG           1
144 #define STATS           1
145 #define FORCED_DEBUG    1
146 #else
147 #define DEBUG           0
148 #define STATS           0
149 #define FORCED_DEBUG    0
150 #endif
151
152 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
153 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
154 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
155
156 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
157 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
158 #endif
159
160 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
161                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
162
163 #if FREELIST_BYTE_INDEX
164 typedef unsigned char freelist_idx_t;
165 #else
166 typedef unsigned short freelist_idx_t;
167 #endif
168
169 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
170
171 /*
172  * struct array_cache
173  *
174  * Purpose:
175  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
176  * - reduce the number of linked list operations
177  * - reduce spinlock operations
178  *
179  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
180  * footprint.
181  *
182  */
183 struct array_cache {
184         unsigned int avail;
185         unsigned int limit;
186         unsigned int batchcount;
187         unsigned int touched;
188         void *entry[];  /*
189                          * Must have this definition in here for the proper
190                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
191                          * the entries.
192                          */
193 };
194
195 struct alien_cache {
196         spinlock_t lock;
197         struct array_cache ac;
198 };
199
200 /*
201  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
202  */
203 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
204 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
205 #define CACHE_CACHE 0
206 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
207
208 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
209                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
210 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
211                         int node, struct list_head *list);
212 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
213 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
214 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
215
216 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
217                                                 void **list);
218 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
219                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
220                                 void **list);
221 static int slab_early_init = 1;
222
223 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
224
225 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
226 {
227         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
230         parent->shared = NULL;
231         parent->alien = NULL;
232         parent->colour_next = 0;
233         spin_lock_init(&parent->list_lock);
234         parent->free_objects = 0;
235         parent->free_touched = 0;
236         parent->num_slabs = 0;
237 }
238
239 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
240         do {                                                            \
241                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
242                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
243         } while (0)
244
245 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
246         do {                                                            \
247         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
248         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
250         } while (0)
251
252 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  (0x40000000UL)
253 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
254 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
255 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
256
257 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
258 /*
259  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
260  * cpucache drain/refill cycles.
261  *
262  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
263  * which could lock up otherwise freeable slabs.
264  */
265 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
266 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
267
268 #if STATS
269 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
270 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
271 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
272 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
273 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
274 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
275         do {                                                            \
276                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
277                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
278         } while (0)
279 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
280 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
281 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
282 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
283 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
284         do {                                                            \
285                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
286                         (x)->max_freeable = i;                          \
287         } while (0)
288 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
289 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
290 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
291 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
292 #else
293 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
294 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
295 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
296 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
297 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
298 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
299 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
300 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
301 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
302 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
303 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
306 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
307 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
308 #endif
309
310 #if DEBUG
311
312 /*
313  * memory layout of objects:
314  * 0            : objp
315  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
316  *              the end of an object is aligned with the end of the real
317  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
318  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
319  *              redzone word.
320  * cachep->obj_offset: The real object.
321  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
322  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
323  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
324  */
325 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
326 {
327         return cachep->obj_offset;
328 }
329
330 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
331 {
332         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
333         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
334                                       sizeof(unsigned long long));
335 }
336
337 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
338 {
339         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
340         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
341                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
342                                               sizeof(unsigned long long) -
343                                               REDZONE_ALIGN);
344         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
345                                        sizeof(unsigned long long));
346 }
347
348 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
349 {
350         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
351         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
352 }
353
354 #else
355
356 #define obj_offset(x)                   0
357 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
358 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
359 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
360
361 #endif
362
363 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
364
365 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
366 {
367         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
368 }
369
370 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
371 {
372         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
373 }
374
375 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
376 {
377         if (is_store_user_clean(cachep))
378                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
379 }
380
381 #else
382 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
383
384 #endif
385
386 /*
387  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
388  * overridden on the command line.
389  */
390 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
391 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
392 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
393 static bool slab_max_order_set __initdata;
394
395 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
396 {
397         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
398         return page->slab_cache;
399 }
400
401 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
402                                  unsigned int idx)
403 {
404         return page->s_mem + cache->size * idx;
405 }
406
407 /*
408  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->size)
409  *   Using the fact that size is a constant for a particular cache,
410  *   we can replace (offset / cache->size) by
411  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
412  */
413 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
414                                         const struct page *page, void *obj)
415 {
416         u32 offset = (obj - page->s_mem);
417         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
418 }
419
420 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
421 /* internal cache of cache description objs */
422 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
423         .batchcount = 1,
424         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
425         .shared = 1,
426         .size = sizeof(struct kmem_cache),
427         .name = "kmem_cache",
428 };
429
430 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
431
432 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
433 {
434         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
435 }
436
437 /*
438  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
439  */
440 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
441                 unsigned long flags, size_t *left_over)
442 {
443         unsigned int num;
444         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
445
446         /*
447          * The slab management structure can be either off the slab or
448          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
449          * slab is used for:
450          *
451          * - @buffer_size bytes for each object
452          * - One freelist_idx_t for each object
453          *
454          * We don't need to consider alignment of freelist because
455          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
456          * at the correct alignment.
457          *
458          * If the slab management structure is off the slab, then the
459          * alignment will already be calculated into the size. Because
460          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
461          * correct alignment when allocated.
462          */
463         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
464                 num = slab_size / buffer_size;
465                 *left_over = slab_size % buffer_size;
466         } else {
467                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
468                 *left_over = slab_size %
469                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
470         }
471
472         return num;
473 }
474
475 #if DEBUG
476 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
477
478 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
479                         char *msg)
480 {
481         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
482                function, cachep->name, msg);
483         dump_stack();
484         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
485 }
486 #endif
487
488 /*
489  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
490  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
491  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
492  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
493  * line
494   */
495
496 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
497 static int __init noaliencache_setup(char *s)
498 {
499         use_alien_caches = 0;
500         return 1;
501 }
502 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
503
504 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
505 {
506         get_option(&str, &slab_max_order);
507         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
508                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
509         slab_max_order_set = true;
510
511         return 1;
512 }
513 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
514
515 #ifdef CONFIG_NUMA
516 /*
517  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
518  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
519  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
520  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
521  */
522 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
523
524 static void init_reap_node(int cpu)
525 {
526         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
527                                                     node_online_map);
528 }
529
530 static void next_reap_node(void)
531 {
532         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
533
534         node = next_node_in(node, node_online_map);
535         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
536 }
537
538 #else
539 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
540 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
541 #endif
542
543 /*
544  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
545  * via the workqueue/eventd.
546  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
547  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
548  * lock.
549  */
550 static void start_cpu_timer(int cpu)
551 {
552         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
553
554         /*
555          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
556          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
557          * at that time.
558          */
559         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
560                 init_reap_node(cpu);
561                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
562                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
563                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
564         }
565 }
566
567 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
568 {
569         /*
570          * The array_cache structures contain pointers to free object.
571          * However, when such objects are allocated or transferred to another
572          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
573          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
574          * not scan such objects.
575          */
576         kmemleak_no_scan(ac);
577         if (ac) {
578                 ac->avail = 0;
579                 ac->limit = limit;
580                 ac->batchcount = batch;
581                 ac->touched = 0;
582         }
583 }
584
585 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
586                                             int batchcount, gfp_t gfp)
587 {
588         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
589         struct array_cache *ac = NULL;
590
591         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
592         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
593         return ac;
594 }
595
596 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
597                                         struct page *page, void *objp)
598 {
599         struct kmem_cache_node *n;
600         int page_node;
601         LIST_HEAD(list);
602
603         page_node = page_to_nid(page);
604         n = get_node(cachep, page_node);
605
606         spin_lock(&n->list_lock);
607         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
608         spin_unlock(&n->list_lock);
609
610         slabs_destroy(cachep, &list);
611 }
612
613 /*
614  * Transfer objects in one arraycache to another.
615  * Locking must be handled by the caller.
616  *
617  * Return the number of entries transferred.
618  */
619 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
620                 struct array_cache *from, unsigned int max)
621 {
622         /* Figure out how many entries to transfer */
623         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
624
625         if (!nr)
626                 return 0;
627
628         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
629                         sizeof(void *) *nr);
630
631         from->avail -= nr;
632         to->avail += nr;
633         return nr;
634 }
635
636 #ifndef CONFIG_NUMA
637
638 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
639 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
640
641 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
642                                                 int limit, gfp_t gfp)
643 {
644         return NULL;
645 }
646
647 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
648 {
649 }
650
651 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
652 {
653         return 0;
654 }
655
656 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
657                 gfp_t flags)
658 {
659         return NULL;
660 }
661
662 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
663                  gfp_t flags, int nodeid)
664 {
665         return NULL;
666 }
667
668 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
669 {
670         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
671 }
672
673 #else   /* CONFIG_NUMA */
674
675 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
676 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
677
678 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
679                                                 int batch, gfp_t gfp)
680 {
681         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
682         struct alien_cache *alc = NULL;
683
684         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
685         if (alc) {
686                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
687                 spin_lock_init(&alc->lock);
688         }
689         return alc;
690 }
691
692 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
693 {
694         struct alien_cache **alc_ptr;
695         size_t memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
696         int i;
697
698         if (limit > 1)
699                 limit = 12;
700         alc_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
701         if (!alc_ptr)
702                 return NULL;
703
704         for_each_node(i) {
705                 if (i == node || !node_online(i))
706                         continue;
707                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
708                 if (!alc_ptr[i]) {
709                         for (i--; i >= 0; i--)
710                                 kfree(alc_ptr[i]);
711                         kfree(alc_ptr);
712                         return NULL;
713                 }
714         }
715         return alc_ptr;
716 }
717
718 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
719 {
720         int i;
721
722         if (!alc_ptr)
723                 return;
724         for_each_node(i)
725             kfree(alc_ptr[i]);
726         kfree(alc_ptr);
727 }
728
729 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
730                                 struct array_cache *ac, int node,
731                                 struct list_head *list)
732 {
733         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
734
735         if (ac->avail) {
736                 spin_lock(&n->list_lock);
737                 /*
738                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
739                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
740                  * into the free lists and getting them back later.
741                  */
742                 if (n->shared)
743                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
744
745                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
746                 ac->avail = 0;
747                 spin_unlock(&n->list_lock);
748         }
749 }
750
751 /*
752  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
753  */
754 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
755 {
756         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
757
758         if (n->alien) {
759                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
760                 struct array_cache *ac;
761
762                 if (alc) {
763                         ac = &alc->ac;
764                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
765                                 LIST_HEAD(list);
766
767                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
768                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
769                                 slabs_destroy(cachep, &list);
770                         }
771                 }
772         }
773 }
774
775 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
776                                 struct alien_cache **alien)
777 {
778         int i = 0;
779         struct alien_cache *alc;
780         struct array_cache *ac;
781         unsigned long flags;
782
783         for_each_online_node(i) {
784                 alc = alien[i];
785                 if (alc) {
786                         LIST_HEAD(list);
787
788                         ac = &alc->ac;
789                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
790                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
791                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
792                         slabs_destroy(cachep, &list);
793                 }
794         }
795 }
796
797 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
798                                 int node, int page_node)
799 {
800         struct kmem_cache_node *n;
801         struct alien_cache *alien = NULL;
802         struct array_cache *ac;
803         LIST_HEAD(list);
804
805         n = get_node(cachep, node);
806         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
807         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
808                 alien = n->alien[page_node];
809                 ac = &alien->ac;
810                 spin_lock(&alien->lock);
811                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
812                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
813                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
814                 }
815                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
816                 spin_unlock(&alien->lock);
817                 slabs_destroy(cachep, &list);
818         } else {
819                 n = get_node(cachep, page_node);
820                 spin_lock(&n->list_lock);
821                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
822                 spin_unlock(&n->list_lock);
823                 slabs_destroy(cachep, &list);
824         }
825         return 1;
826 }
827
828 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
829 {
830         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
831         int node = numa_mem_id();
832         /*
833          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
834          * cache on this cpu.
835          */
836         if (likely(node == page_node))
837                 return 0;
838
839         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
840 }
841
842 /*
843  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
844  * warn about failures.
845  */
846 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
847 {
848         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
849 }
850 #endif
851
852 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
853 {
854         struct kmem_cache_node *n;
855
856         /*
857          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
858          * begin anything. Make sure some other cpu on this
859          * node has not already allocated this
860          */
861         n = get_node(cachep, node);
862         if (n) {
863                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
864                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
865                                 cachep->num;
866                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
867
868                 return 0;
869         }
870
871         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
872         if (!n)
873                 return -ENOMEM;
874
875         kmem_cache_node_init(n);
876         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
877                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
878
879         n->free_limit =
880                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
881
882         /*
883          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
884          * come and go.  slab_mutex is sufficient
885          * protection here.
886          */
887         cachep->node[node] = n;
888
889         return 0;
890 }
891
892 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
893 /*
894  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
895  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
896  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
897  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
898  * already in use.
899  *
900  * Must hold slab_mutex.
901  */
902 static int init_cache_node_node(int node)
903 {
904         int ret;
905         struct kmem_cache *cachep;
906
907         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
908                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
909                 if (ret)
910                         return ret;
911         }
912
913         return 0;
914 }
915 #endif
916
917 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
918                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
919 {
920         int ret = -ENOMEM;
921         struct kmem_cache_node *n;
922         struct array_cache *old_shared = NULL;
923         struct array_cache *new_shared = NULL;
924         struct alien_cache **new_alien = NULL;
925         LIST_HEAD(list);
926
927         if (use_alien_caches) {
928                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
929                 if (!new_alien)
930                         goto fail;
931         }
932
933         if (cachep->shared) {
934                 new_shared = alloc_arraycache(node,
935                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
936                 if (!new_shared)
937                         goto fail;
938         }
939
940         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
941         if (ret)
942                 goto fail;
943
944         n = get_node(cachep, node);
945         spin_lock_irq(&n->list_lock);
946         if (n->shared && force_change) {
947                 free_block(cachep, n->shared->entry,
948                                 n->shared->avail, node, &list);
949                 n->shared->avail = 0;
950         }
951
952         if (!n->shared || force_change) {
953                 old_shared = n->shared;
954                 n->shared = new_shared;
955                 new_shared = NULL;
956         }
957
958         if (!n->alien) {
959                 n->alien = new_alien;
960                 new_alien = NULL;
961         }
962
963         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
964         slabs_destroy(cachep, &list);
965
966         /*
967          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
968          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
969          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
970          * freed after synchronize_sched().
971          */
972         if (old_shared && force_change)
973                 synchronize_sched();
974
975 fail:
976         kfree(old_shared);
977         kfree(new_shared);
978         free_alien_cache(new_alien);
979
980         return ret;
981 }
982
983 #ifdef CONFIG_SMP
984
985 static void cpuup_canceled(long cpu)
986 {
987         struct kmem_cache *cachep;
988         struct kmem_cache_node *n = NULL;
989         int node = cpu_to_mem(cpu);
990         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
991
992         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
993                 struct array_cache *nc;
994                 struct array_cache *shared;
995                 struct alien_cache **alien;
996                 LIST_HEAD(list);
997
998                 n = get_node(cachep, node);
999                 if (!n)
1000                         continue;
1001
1002                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
1003
1004                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
1005                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
1006
1007                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1008                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
1009                 if (nc) {
1010                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
1011                         nc->avail = 0;
1012                 }
1013
1014                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1015                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1016                         goto free_slab;
1017                 }
1018
1019                 shared = n->shared;
1020                 if (shared) {
1021                         free_block(cachep, shared->entry,
1022                                    shared->avail, node, &list);
1023                         n->shared = NULL;
1024                 }
1025
1026                 alien = n->alien;
1027                 n->alien = NULL;
1028
1029                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1030
1031                 kfree(shared);
1032                 if (alien) {
1033                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1034                         free_alien_cache(alien);
1035                 }
1036
1037 free_slab:
1038                 slabs_destroy(cachep, &list);
1039         }
1040         /*
1041          * In the previous loop, all the objects were freed to
1042          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1043          * shrink each nodelist to its limit.
1044          */
1045         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1046                 n = get_node(cachep, node);
1047                 if (!n)
1048                         continue;
1049                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1050         }
1051 }
1052
1053 static int cpuup_prepare(long cpu)
1054 {
1055         struct kmem_cache *cachep;
1056         int node = cpu_to_mem(cpu);
1057         int err;
1058
1059         /*
1060          * We need to do this right in the beginning since
1061          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1062          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1063          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1064          */
1065         err = init_cache_node_node(node);
1066         if (err < 0)
1067                 goto bad;
1068
1069         /*
1070          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1071          * array caches
1072          */
1073         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1074                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1075                 if (err)
1076                         goto bad;
1077         }
1078
1079         return 0;
1080 bad:
1081         cpuup_canceled(cpu);
1082         return -ENOMEM;
1083 }
1084
1085 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1086 {
1087         int err;
1088
1089         mutex_lock(&slab_mutex);
1090         err = cpuup_prepare(cpu);
1091         mutex_unlock(&slab_mutex);
1092         return err;
1093 }
1094
1095 /*
1096  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1097  * offline.
1098  *
1099  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1100  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1101  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1102  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1103  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1104  */
1105 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1106 {
1107         mutex_lock(&slab_mutex);
1108         cpuup_canceled(cpu);
1109         mutex_unlock(&slab_mutex);
1110         return 0;
1111 }
1112 #endif
1113
1114 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1115 {
1116         start_cpu_timer(cpu);
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1121 {
1122         /*
1123          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1124          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1125          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1126          * timer.
1127          */
1128         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1129         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1130         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1135 /*
1136  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1137  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1138  * removed.
1139  *
1140  * Must hold slab_mutex.
1141  */
1142 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1143 {
1144         struct kmem_cache *cachep;
1145         int ret = 0;
1146
1147         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1148                 struct kmem_cache_node *n;
1149
1150                 n = get_node(cachep, node);
1151                 if (!n)
1152                         continue;
1153
1154                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1155
1156                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1157                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1158                         ret = -EBUSY;
1159                         break;
1160                 }
1161         }
1162         return ret;
1163 }
1164
1165 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1166                                         unsigned long action, void *arg)
1167 {
1168         struct memory_notify *mnb = arg;
1169         int ret = 0;
1170         int nid;
1171
1172         nid = mnb->status_change_nid;
1173         if (nid < 0)
1174                 goto out;
1175
1176         switch (action) {
1177         case MEM_GOING_ONLINE:
1178                 mutex_lock(&slab_mutex);
1179                 ret = init_cache_node_node(nid);
1180                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1181                 break;
1182         case MEM_GOING_OFFLINE:
1183                 mutex_lock(&slab_mutex);
1184                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1185                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1186                 break;
1187         case MEM_ONLINE:
1188         case MEM_OFFLINE:
1189         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1190         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1191                 break;
1192         }
1193 out:
1194         return notifier_from_errno(ret);
1195 }
1196 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1197
1198 /*
1199  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1200  */
1201 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1202                                 int nodeid)
1203 {
1204         struct kmem_cache_node *ptr;
1205
1206         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1207         BUG_ON(!ptr);
1208
1209         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1210         /*
1211          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1212          */
1213         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1214
1215         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1216         cachep->node[nodeid] = ptr;
1217 }
1218
1219 /*
1220  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1221  * size of kmem_cache_node.
1222  */
1223 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1224 {
1225         int node;
1226
1227         for_each_online_node(node) {
1228                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1229                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1230                     REAPTIMEOUT_NODE +
1231                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1232         }
1233 }
1234
1235 /*
1236  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1237  * before smp_init().
1238  */
1239 void __init kmem_cache_init(void)
1240 {
1241         int i;
1242
1243         BUILD_BUG_ON(sizeof(((struct page *)NULL)->lru) <
1244                                         sizeof(struct rcu_head));
1245         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1246
1247         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1248                 use_alien_caches = 0;
1249
1250         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1251                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1252
1253         /*
1254          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1255          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1256          * not overridden on the command line.
1257          */
1258         if (!slab_max_order_set && totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1259                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1260
1261         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1262          * from caches that do not exist yet:
1263          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1264          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1265          *    kmem_cache is statically allocated.
1266          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1267          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1268          *    array at the end of the bootstrap.
1269          * 2) Create the first kmalloc cache.
1270          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1271          *    An __init data area is used for the head array.
1272          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1273          *    head arrays.
1274          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1275          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1276          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1277          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1278          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1279          */
1280
1281         /* 1) create the kmem_cache */
1282
1283         /*
1284          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1285          */
1286         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1287                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1288                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1289                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN);
1290         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1291         slab_state = PARTIAL;
1292
1293         /*
1294          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1295          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1296          */
1297         kmalloc_caches[INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache("kmalloc-node",
1298                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1299         slab_state = PARTIAL_NODE;
1300         setup_kmalloc_cache_index_table();
1301
1302         slab_early_init = 0;
1303
1304         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1305         {
1306                 int nid;
1307
1308                 for_each_online_node(nid) {
1309                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1310
1311                         init_list(kmalloc_caches[INDEX_NODE],
1312                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1313                 }
1314         }
1315
1316         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1317 }
1318
1319 void __init kmem_cache_init_late(void)
1320 {
1321         struct kmem_cache *cachep;
1322
1323         slab_state = UP;
1324
1325         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1326         mutex_lock(&slab_mutex);
1327         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1328                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1329                         BUG();
1330         mutex_unlock(&slab_mutex);
1331
1332         /* Done! */
1333         slab_state = FULL;
1334
1335 #ifdef CONFIG_NUMA
1336         /*
1337          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1338          * node.
1339          */
1340         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1341 #endif
1342
1343         /*
1344          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1345          * of the kernel is not yet operational.
1346          */
1347 }
1348
1349 static int __init cpucache_init(void)
1350 {
1351         int ret;
1352
1353         /*
1354          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1355          */
1356         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1357                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1358         WARN_ON(ret < 0);
1359
1360         /* Done! */
1361         slab_state = FULL;
1362         return 0;
1363 }
1364 __initcall(cpucache_init);
1365
1366 static noinline void
1367 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1368 {
1369 #if DEBUG
1370         struct kmem_cache_node *n;
1371         struct page *page;
1372         unsigned long flags;
1373         int node;
1374         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1375                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1376
1377         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1378                 return;
1379
1380         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1381                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1382         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1383                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1384
1385         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1386                 unsigned long active_objs = 0, num_objs = 0, free_objects = 0;
1387                 unsigned long active_slabs = 0, num_slabs = 0;
1388                 unsigned long num_slabs_partial = 0, num_slabs_free = 0;
1389                 unsigned long num_slabs_full;
1390
1391                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1392                 num_slabs = n->num_slabs;
1393                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
1394                         active_objs += page->active;
1395                         num_slabs_partial++;
1396                 }
1397                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru)
1398                         num_slabs_free++;
1399
1400                 free_objects += n->free_objects;
1401                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1402
1403                 num_objs = num_slabs * cachep->num;
1404                 active_slabs = num_slabs - num_slabs_free;
1405                 num_slabs_full = num_slabs -
1406                         (num_slabs_partial + num_slabs_free);
1407                 active_objs += (num_slabs_full * cachep->num);
1408
1409                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld, free: %ld\n",
1410                         node, active_slabs, num_slabs, active_objs, num_objs,
1411                         free_objects);
1412         }
1413 #endif
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1418  * kmem_cache_node ->list_lock.
1419  *
1420  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1421  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1422  * would be relatively rare and ignorable.
1423  */
1424 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1425                                                                 int nodeid)
1426 {
1427         struct page *page;
1428         int nr_pages;
1429
1430         flags |= cachep->allocflags;
1431         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1432                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1433
1434         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1435         if (!page) {
1436                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1437                 return NULL;
1438         }
1439
1440         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1441                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1442                 return NULL;
1443         }
1444
1445         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1446         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1447                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1448                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1449         else
1450                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1451                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1452
1453         __SetPageSlab(page);
1454         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1455         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1456                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1457
1458         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1459                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1460
1461                 if (cachep->ctor)
1462                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1463                 else
1464                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1465         }
1466
1467         return page;
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Interface to system's page release.
1472  */
1473 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1474 {
1475         int order = cachep->gfporder;
1476         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1477
1478         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1479
1480         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1481                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1482                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1483         else
1484                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1485                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1486
1487         BUG_ON(!PageSlab(page));
1488         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1489         __ClearPageSlab(page);
1490         page_mapcount_reset(page);
1491         page->mapping = NULL;
1492
1493         if (current->reclaim_state)
1494                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1495         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1496         __free_pages(page, order);
1497 }
1498
1499 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1500 {
1501         struct kmem_cache *cachep;
1502         struct page *page;
1503
1504         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1505         cachep = page->slab_cache;
1506
1507         kmem_freepages(cachep, page);
1508 }
1509
1510 #if DEBUG
1511 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1512 {
1513         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1514                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1515                 return true;
1516
1517         return false;
1518 }
1519
1520 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1521 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1522                             unsigned long caller)
1523 {
1524         int size = cachep->object_size;
1525
1526         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1527
1528         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1529                 return;
1530
1531         *addr++ = 0x12345678;
1532         *addr++ = caller;
1533         *addr++ = smp_processor_id();
1534         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1535         {
1536                 unsigned long *sptr = &caller;
1537                 unsigned long svalue;
1538
1539                 while (!kstack_end(sptr)) {
1540                         svalue = *sptr++;
1541                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1542                                 *addr++ = svalue;
1543                                 size -= sizeof(unsigned long);
1544                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1545                                         break;
1546                         }
1547                 }
1548
1549         }
1550         *addr++ = 0x87654321;
1551 }
1552
1553 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1554                                 int map, unsigned long caller)
1555 {
1556         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1557                 return;
1558
1559         if (caller)
1560                 store_stackinfo(cachep, objp, caller);
1561
1562         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1563 }
1564
1565 #else
1566 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1567                                 int map, unsigned long caller) {}
1568
1569 #endif
1570
1571 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1572 {
1573         int size = cachep->object_size;
1574         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1575
1576         memset(addr, val, size);
1577         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1578 }
1579
1580 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1581 {
1582         int i;
1583         unsigned char error = 0;
1584         int bad_count = 0;
1585
1586         pr_err("%03x: ", offset);
1587         for (i = 0; i < limit; i++) {
1588                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1589                         error = data[offset + i];
1590                         bad_count++;
1591                 }
1592         }
1593         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1594                         &data[offset], limit, 1);
1595
1596         if (bad_count == 1) {
1597                 error ^= POISON_FREE;
1598                 if (!(error & (error - 1))) {
1599                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1600 #ifdef CONFIG_X86
1601                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1602 #else
1603                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1604 #endif
1605                 }
1606         }
1607 }
1608 #endif
1609
1610 #if DEBUG
1611
1612 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1613 {
1614         int i, size;
1615         char *realobj;
1616
1617         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1618                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1619                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1620                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1621         }
1622
1623         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1624                 pr_err("Last user: [<%p>](%pSR)\n",
1625                        *dbg_userword(cachep, objp),
1626                        *dbg_userword(cachep, objp));
1627         }
1628         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1629         size = cachep->object_size;
1630         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1631                 int limit;
1632                 limit = 16;
1633                 if (i + limit > size)
1634                         limit = size - i;
1635                 dump_line(realobj, i, limit);
1636         }
1637 }
1638
1639 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1640 {
1641         char *realobj;
1642         int size, i;
1643         int lines = 0;
1644
1645         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1646                 return;
1647
1648         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1649         size = cachep->object_size;
1650
1651         for (i = 0; i < size; i++) {
1652                 char exp = POISON_FREE;
1653                 if (i == size - 1)
1654                         exp = POISON_END;
1655                 if (realobj[i] != exp) {
1656                         int limit;
1657                         /* Mismatch ! */
1658                         /* Print header */
1659                         if (lines == 0) {
1660                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%p, len=%d\n",
1661                                        print_tainted(), cachep->name,
1662                                        realobj, size);
1663                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1664                         }
1665                         /* Hexdump the affected line */
1666                         i = (i / 16) * 16;
1667                         limit = 16;
1668                         if (i + limit > size)
1669                                 limit = size - i;
1670                         dump_line(realobj, i, limit);
1671                         i += 16;
1672                         lines++;
1673                         /* Limit to 5 lines */
1674                         if (lines > 5)
1675                                 break;
1676                 }
1677         }
1678         if (lines != 0) {
1679                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1680                  * exist:
1681                  */
1682                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1683                 unsigned int objnr;
1684
1685                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1686                 if (objnr) {
1687                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1688                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1689                         pr_err("Prev obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1690                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1691                 }
1692                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1693                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1694                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1695                         pr_err("Next obj: start=%p, len=%d\n", realobj, size);
1696                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1697                 }
1698         }
1699 }
1700 #endif
1701
1702 #if DEBUG
1703 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1704                                                 struct page *page)
1705 {
1706         int i;
1707
1708         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1709                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1710                         POISON_FREE);
1711         }
1712
1713         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1714                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1715
1716                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1717                         check_poison_obj(cachep, objp);
1718                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
1719                 }
1720                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1721                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1722                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1723                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1724                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1725                 }
1726         }
1727 }
1728 #else
1729 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1730                                                 struct page *page)
1731 {
1732 }
1733 #endif
1734
1735 /**
1736  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1737  * @cachep: cache pointer being destroyed
1738  * @page: page pointer being destroyed
1739  *
1740  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1741  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1742  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1743  */
1744 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1745 {
1746         void *freelist;
1747
1748         freelist = page->freelist;
1749         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1750         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
1751                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1752         else
1753                 kmem_freepages(cachep, page);
1754
1755         /*
1756          * From now on, we don't use freelist
1757          * although actual page can be freed in rcu context
1758          */
1759         if (OFF_SLAB(cachep))
1760                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1761 }
1762
1763 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1764 {
1765         struct page *page, *n;
1766
1767         list_for_each_entry_safe(page, n, list, lru) {
1768                 list_del(&page->lru);
1769                 slab_destroy(cachep, page);
1770         }
1771 }
1772
1773 /**
1774  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1775  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1776  * @size: size of objects to be created in this cache.
1777  * @flags: slab allocation flags
1778  *
1779  * Also calculates the number of objects per slab.
1780  *
1781  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1782  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1783  * towards high-order requests, this should be changed.
1784  */
1785 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1786                                 size_t size, unsigned long flags)
1787 {
1788         size_t left_over = 0;
1789         int gfporder;
1790
1791         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1792                 unsigned int num;
1793                 size_t remainder;
1794
1795                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1796                 if (!num)
1797                         continue;
1798
1799                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1800                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1801                         break;
1802
1803                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1804                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1805                         size_t freelist_size;
1806
1807                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1808                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1809                         if (!freelist_cache)
1810                                 continue;
1811
1812                         /*
1813                          * Needed to avoid possible looping condition
1814                          * in cache_grow_begin()
1815                          */
1816                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1817                                 continue;
1818
1819                         /* check if off slab has enough benefit */
1820                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1821                                 continue;
1822                 }
1823
1824                 /* Found something acceptable - save it away */
1825                 cachep->num = num;
1826                 cachep->gfporder = gfporder;
1827                 left_over = remainder;
1828
1829                 /*
1830                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1831                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1832                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1833                  */
1834                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1835                         break;
1836
1837                 /*
1838                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1839                  * currently bad for the gfp()s.
1840                  */
1841                 if (gfporder >= slab_max_order)
1842                         break;
1843
1844                 /*
1845                  * Acceptable internal fragmentation?
1846                  */
1847                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1848                         break;
1849         }
1850         return left_over;
1851 }
1852
1853 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1854                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1855 {
1856         int cpu;
1857         size_t size;
1858         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1859
1860         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1861         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1862
1863         if (!cpu_cache)
1864                 return NULL;
1865
1866         for_each_possible_cpu(cpu) {
1867                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1868                                 entries, batchcount);
1869         }
1870
1871         return cpu_cache;
1872 }
1873
1874 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1875 {
1876         if (slab_state >= FULL)
1877                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1878
1879         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1880         if (!cachep->cpu_cache)
1881                 return 1;
1882
1883         if (slab_state == DOWN) {
1884                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1885                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1886         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1887                 /* For kmem_cache_node */
1888                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1889         } else {
1890                 int node;
1891
1892                 for_each_online_node(node) {
1893                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1894                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1895                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1896                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1897                 }
1898         }
1899
1900         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1901                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1902                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1903
1904         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1905         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1906         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1907         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1908         cachep->batchcount = 1;
1909         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1910         return 0;
1911 }
1912
1913 unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1914         unsigned long flags, const char *name,
1915         void (*ctor)(void *))
1916 {
1917         return flags;
1918 }
1919
1920 struct kmem_cache *
1921 __kmem_cache_alias(const char *name, size_t size, size_t align,
1922                    unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
1923 {
1924         struct kmem_cache *cachep;
1925
1926         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1927         if (cachep) {
1928                 cachep->refcount++;
1929
1930                 /*
1931                  * Adjust the object sizes so that we clear
1932                  * the complete object on kzalloc.
1933                  */
1934                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1935         }
1936         return cachep;
1937 }
1938
1939 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1940                         size_t size, unsigned long flags)
1941 {
1942         size_t left;
1943
1944         cachep->num = 0;
1945
1946         if (cachep->ctor || flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
1947                 return false;
1948
1949         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1950                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1951         if (!cachep->num)
1952                 return false;
1953
1954         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1955                 return false;
1956
1957         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1958
1959         return true;
1960 }
1961
1962 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1963                         size_t size, unsigned long flags)
1964 {
1965         size_t left;
1966
1967         cachep->num = 0;
1968
1969         /*
1970          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1971          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1972          */
1973         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1974                 return false;
1975
1976         /*
1977          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1978          * off-slab (should allow better packing of objs).
1979          */
1980         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1981         if (!cachep->num)
1982                 return false;
1983
1984         /*
1985          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1986          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1987          */
1988         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1989                 return false;
1990
1991         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1992
1993         return true;
1994 }
1995
1996 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1997                         size_t size, unsigned long flags)
1998 {
1999         size_t left;
2000
2001         cachep->num = 0;
2002
2003         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
2004         if (!cachep->num)
2005                 return false;
2006
2007         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
2008
2009         return true;
2010 }
2011
2012 /**
2013  * __kmem_cache_create - Create a cache.
2014  * @cachep: cache management descriptor
2015  * @flags: SLAB flags
2016  *
2017  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2018  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2019  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2020  *
2021  * The flags are
2022  *
2023  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2024  * to catch references to uninitialised memory.
2025  *
2026  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2027  * for buffer overruns.
2028  *
2029  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2030  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2031  * as davem.
2032  */
2033 int
2034 __kmem_cache_create (struct kmem_cache *cachep, unsigned long flags)
2035 {
2036         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
2037         gfp_t gfp;
2038         int err;
2039         size_t size = cachep->size;
2040
2041 #if DEBUG
2042 #if FORCED_DEBUG
2043         /*
2044          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2045          * large objects, if the increased size would increase the object size
2046          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2047          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2048          */
2049         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2050                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2051                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2052         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2053                 flags |= SLAB_POISON;
2054 #endif
2055 #endif
2056
2057         /*
2058          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2059          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2060          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2061          */
2062         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2063                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2064                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2065         }
2066
2067         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2068                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2069                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2070                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2071                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2072                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2073         }
2074
2075         /* 3) caller mandated alignment */
2076         if (ralign < cachep->align) {
2077                 ralign = cachep->align;
2078         }
2079         /* disable debug if necessary */
2080         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2081                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2082         /*
2083          * 4) Store it.
2084          */
2085         cachep->align = ralign;
2086         cachep->colour_off = cache_line_size();
2087         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2088         if (cachep->colour_off < cachep->align)
2089                 cachep->colour_off = cachep->align;
2090
2091         if (slab_is_available())
2092                 gfp = GFP_KERNEL;
2093         else
2094                 gfp = GFP_NOWAIT;
2095
2096 #if DEBUG
2097
2098         /*
2099          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2100          * into align above.
2101          */
2102         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2103                 /* add space for red zone words */
2104                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2105                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2106         }
2107         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2108                 /* user store requires one word storage behind the end of
2109                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2110                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2111                  */
2112                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2113                         size += REDZONE_ALIGN;
2114                 else
2115                         size += BYTES_PER_WORD;
2116         }
2117 #endif
2118
2119         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2120
2121         size = ALIGN(size, cachep->align);
2122         /*
2123          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2124          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2125          */
2126         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2127                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2128
2129 #if DEBUG
2130         /*
2131          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2132          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2133          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2134          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2135          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2136          */
2137         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2138                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2139                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2140                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2141
2142                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2143                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2144                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2145                                 size = tmp_size;
2146                                 goto done;
2147                         }
2148                 }
2149         }
2150 #endif
2151
2152         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2153                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2154                 goto done;
2155         }
2156
2157         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2158                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2159                 goto done;
2160         }
2161
2162         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2163                 goto done;
2164
2165         return -E2BIG;
2166
2167 done:
2168         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2169         cachep->flags = flags;
2170         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2171         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2172                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2173         cachep->size = size;
2174         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2175
2176 #if DEBUG
2177         /*
2178          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2179          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2180          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2181          */
2182         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2183                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2184                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2185                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2186 #endif
2187
2188         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2189                 cachep->freelist_cache =
2190                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2191         }
2192
2193         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2194         if (err) {
2195                 __kmem_cache_release(cachep);
2196                 return err;
2197         }
2198
2199         return 0;
2200 }
2201
2202 #if DEBUG
2203 static void check_irq_off(void)
2204 {
2205         BUG_ON(!irqs_disabled());
2206 }
2207
2208 static void check_irq_on(void)
2209 {
2210         BUG_ON(irqs_disabled());
2211 }
2212
2213 static void check_mutex_acquired(void)
2214 {
2215         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2216 }
2217
2218 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2219 {
2220 #ifdef CONFIG_SMP
2221         check_irq_off();
2222         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2223 #endif
2224 }
2225
2226 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2227 {
2228 #ifdef CONFIG_SMP
2229         check_irq_off();
2230         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2231 #endif
2232 }
2233
2234 #else
2235 #define check_irq_off() do { } while(0)
2236 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2237 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2238 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2239 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2240 #endif
2241
2242 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2243                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2244 {
2245         int tofree;
2246
2247         if (!ac || !ac->avail)
2248                 return;
2249
2250         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2251         if (tofree > ac->avail)
2252                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2253
2254         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2255         ac->avail -= tofree;
2256         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2257 }
2258
2259 static void do_drain(void *arg)
2260 {
2261         struct kmem_cache *cachep = arg;
2262         struct array_cache *ac;
2263         int node = numa_mem_id();
2264         struct kmem_cache_node *n;
2265         LIST_HEAD(list);
2266
2267         check_irq_off();
2268         ac = cpu_cache_get(cachep);
2269         n = get_node(cachep, node);
2270         spin_lock(&n->list_lock);
2271         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2272         spin_unlock(&n->list_lock);
2273         slabs_destroy(cachep, &list);
2274         ac->avail = 0;
2275 }
2276
2277 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2278 {
2279         struct kmem_cache_node *n;
2280         int node;
2281         LIST_HEAD(list);
2282
2283         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2284         check_irq_on();
2285         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2286                 if (n->alien)
2287                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2288
2289         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2290                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2291                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2292                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2293
2294                 slabs_destroy(cachep, &list);
2295         }
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Remove slabs from the list of free slabs.
2300  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2301  *
2302  * Returns the actual number of slabs released.
2303  */
2304 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2305                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2306 {
2307         struct list_head *p;
2308         int nr_freed;
2309         struct page *page;
2310
2311         nr_freed = 0;
2312         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2313
2314                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2315                 p = n->slabs_free.prev;
2316                 if (p == &n->slabs_free) {
2317                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2318                         goto out;
2319                 }
2320
2321                 page = list_entry(p, struct page, lru);
2322                 list_del(&page->lru);
2323                 n->num_slabs--;
2324                 /*
2325                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2326                  * to the cache.
2327                  */
2328                 n->free_objects -= cache->num;
2329                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2330                 slab_destroy(cache, page);
2331                 nr_freed++;
2332         }
2333 out:
2334         return nr_freed;
2335 }
2336
2337 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2338 {
2339         int ret = 0;
2340         int node;
2341         struct kmem_cache_node *n;
2342
2343         drain_cpu_caches(cachep);
2344
2345         check_irq_on();
2346         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2347                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2348
2349                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2350                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2351         }
2352         return (ret ? 1 : 0);
2353 }
2354
2355 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2356 {
2357         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2358 }
2359
2360 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2361 {
2362         int i;
2363         struct kmem_cache_node *n;
2364
2365         cache_random_seq_destroy(cachep);
2366
2367         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2368
2369         /* NUMA: free the node structures */
2370         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2371                 kfree(n->shared);
2372                 free_alien_cache(n->alien);
2373                 kfree(n);
2374                 cachep->node[i] = NULL;
2375         }
2376 }
2377
2378 /*
2379  * Get the memory for a slab management obj.
2380  *
2381  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2382  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2383  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2384  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2385  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2386  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2387  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2388  *
2389  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2390  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2391  */
2392 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2393                                    struct page *page, int colour_off,
2394                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2395 {
2396         void *freelist;
2397         void *addr = page_address(page);
2398
2399         page->s_mem = addr + colour_off;
2400         page->active = 0;
2401
2402         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2403                 freelist = NULL;
2404         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2405                 /* Slab management obj is off-slab. */
2406                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2407                                               local_flags, nodeid);
2408                 if (!freelist)
2409                         return NULL;
2410         } else {
2411                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2412                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2413                                 cachep->freelist_size;
2414         }
2415
2416         return freelist;
2417 }
2418
2419 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2420 {
2421         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2422 }
2423
2424 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2425                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2426 {
2427         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2428 }
2429
2430 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2431 {
2432 #if DEBUG
2433         int i;
2434
2435         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2436                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2437
2438                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2439                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2440
2441                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2442                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2443                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2444                 }
2445                 /*
2446                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2447                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2448                  * They must also be threaded.
2449                  */
2450                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2451                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2452                                                    objp + obj_offset(cachep));
2453                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2454                         kasan_poison_object_data(
2455                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2456                 }
2457
2458                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2459                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2460                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2461                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2462                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2463                 }
2464                 /* need to poison the objs? */
2465                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2466                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2467                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0, 0);
2468                 }
2469         }
2470 #endif
2471 }
2472
2473 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2474 /* Hold information during a freelist initialization */
2475 union freelist_init_state {
2476         struct {
2477                 unsigned int pos;
2478                 unsigned int *list;
2479                 unsigned int count;
2480         };
2481         struct rnd_state rnd_state;
2482 };
2483
2484 /*
2485  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2486  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2487  */
2488 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2489                                 struct kmem_cache *cachep,
2490                                 unsigned int count)
2491 {
2492         bool ret;
2493         unsigned int rand;
2494
2495         /* Use best entropy available to define a random shift */
2496         rand = get_random_int();
2497
2498         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2499         if (!cachep->random_seq) {
2500                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2501                 ret = false;
2502         } else {
2503                 state->list = cachep->random_seq;
2504                 state->count = count;
2505                 state->pos = rand % count;
2506                 ret = true;
2507         }
2508         return ret;
2509 }
2510
2511 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2512 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2513 {
2514         if (state->pos >= state->count)
2515                 state->pos = 0;
2516         return state->list[state->pos++];
2517 }
2518
2519 /* Swap two freelist entries */
2520 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2521 {
2522         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2523                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2524 }
2525
2526 /*
2527  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2528  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2529  */
2530 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2531 {
2532         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2533         union freelist_init_state state;
2534         bool precomputed;
2535
2536         if (count < 2)
2537                 return false;
2538
2539         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2540
2541         /* Take a random entry as the objfreelist */
2542         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2543                 if (!precomputed)
2544                         objfreelist = count - 1;
2545                 else
2546                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2547                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2548                                                 obj_offset(cachep);
2549                 count--;
2550         }
2551
2552         /*
2553          * On early boot, generate the list dynamically.
2554          * Later use a pre-computed list for speed.
2555          */
2556         if (!precomputed) {
2557                 for (i = 0; i < count; i++)
2558                         set_free_obj(page, i, i);
2559
2560                 /* Fisher-Yates shuffle */
2561                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2562                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2563                         rand %= (i + 1);
2564                         swap_free_obj(page, i, rand);
2565                 }
2566         } else {
2567                 for (i = 0; i < count; i++)
2568                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2569         }
2570
2571         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2572                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2573
2574         return true;
2575 }
2576 #else
2577 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2578                                 struct page *page)
2579 {
2580         return false;
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2583
2584 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2585                             struct page *page)
2586 {
2587         int i;
2588         void *objp;
2589         bool shuffled;
2590
2591         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2592
2593         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2594         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2595
2596         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2597                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2598                                                 obj_offset(cachep);
2599         }
2600
2601         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2602                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2603                 kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2604
2605                 /* constructor could break poison info */
2606                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2607                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2608                         cachep->ctor(objp);
2609                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2610                 }
2611
2612                 if (!shuffled)
2613                         set_free_obj(page, i, i);
2614         }
2615 }
2616
2617 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2618 {
2619         void *objp;
2620
2621         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2622         page->active++;
2623
2624 #if DEBUG
2625         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2626                 set_store_user_dirty(cachep);
2627 #endif
2628
2629         return objp;
2630 }
2631
2632 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2633                         struct page *page, void *objp)
2634 {
2635         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2636 #if DEBUG
2637         unsigned int i;
2638
2639         /* Verify double free bug */
2640         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2641                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2642                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %p\n",
2643                                cachep->name, objp);
2644                         BUG();
2645                 }
2646         }
2647 #endif
2648         page->active--;
2649         if (!page->freelist)
2650                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2651
2652         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2653 }
2654
2655 /*
2656  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2657  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2658  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2659  */
2660 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2661                            void *freelist)
2662 {
2663         page->slab_cache = cache;
2664         page->freelist = freelist;
2665 }
2666
2667 /*
2668  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2669  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2670  */
2671 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2672                                 gfp_t flags, int nodeid)
2673 {
2674         void *freelist;
2675         size_t offset;
2676         gfp_t local_flags;
2677         int page_node;
2678         struct kmem_cache_node *n;
2679         struct page *page;
2680
2681         /*
2682          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2683          * critical path in kmem_cache_alloc().
2684          */
2685         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2686                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2687                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2688                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2689                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2690                 dump_stack();
2691         }
2692         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2693
2694         check_irq_off();
2695         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2696                 local_irq_enable();
2697
2698         /*
2699          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2700          * 'nodeid'.
2701          */
2702         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2703         if (!page)
2704                 goto failed;
2705
2706         page_node = page_to_nid(page);
2707         n = get_node(cachep, page_node);
2708
2709         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2710         n->colour_next++;
2711         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2712                 n->colour_next = 0;
2713
2714         offset = n->colour_next;
2715         if (offset >= cachep->colour)
2716                 offset = 0;
2717
2718         offset *= cachep->colour_off;
2719
2720         /* Get slab management. */
2721         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2722                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2723         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2724                 goto opps1;
2725
2726         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2727
2728         kasan_poison_slab(page);
2729         cache_init_objs(cachep, page);
2730
2731         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2732                 local_irq_disable();
2733
2734         return page;
2735
2736 opps1:
2737         kmem_freepages(cachep, page);
2738 failed:
2739         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2740                 local_irq_disable();
2741         return NULL;
2742 }
2743
2744 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2745 {
2746         struct kmem_cache_node *n;
2747         void *list = NULL;
2748
2749         check_irq_off();
2750
2751         if (!page)
2752                 return;
2753
2754         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2755         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2756
2757         spin_lock(&n->list_lock);
2758         if (!page->active)
2759                 list_add_tail(&page->lru, &(n->slabs_free));
2760         else
2761                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2762
2763         n->num_slabs++;
2764         STATS_INC_GROWN(cachep);
2765         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2766         spin_unlock(&n->list_lock);
2767
2768         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2769 }
2770
2771 #if DEBUG
2772
2773 /*
2774  * Perform extra freeing checks:
2775  * - detect bad pointers.
2776  * - POISON/RED_ZONE checking
2777  */
2778 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2779 {
2780         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2781                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2782                        (unsigned long)objp);
2783                 BUG();
2784         }
2785 }
2786
2787 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2788 {
2789         unsigned long long redzone1, redzone2;
2790
2791         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2792         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2793
2794         /*
2795          * Redzone is ok.
2796          */
2797         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2798                 return;
2799
2800         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2801                 slab_error(cache, "double free detected");
2802         else
2803                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2804
2805         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2806                obj, redzone1, redzone2);
2807 }
2808
2809 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2810                                    unsigned long caller)
2811 {
2812         unsigned int objnr;
2813         struct page *page;
2814
2815         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2816
2817         objp -= obj_offset(cachep);
2818         kfree_debugcheck(objp);
2819         page = virt_to_head_page(objp);
2820
2821         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2822                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2823                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2824                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2825         }
2826         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2827                 set_store_user_dirty(cachep);
2828                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2829         }
2830
2831         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2832
2833         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2834         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2835
2836         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2837                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2838                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0, caller);
2839         }
2840         return objp;
2841 }
2842
2843 #else
2844 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2845 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2846 #endif
2847
2848 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2849                                                 void **list)
2850 {
2851 #if DEBUG
2852         void *next = *list;
2853         void *objp;
2854
2855         while (next) {
2856                 objp = next - obj_offset(cachep);
2857                 next = *(void **)next;
2858                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2859         }
2860 #endif
2861 }
2862
2863 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2864                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2865                                 void **list)
2866 {
2867         /* move slabp to correct slabp list: */
2868         list_del(&page->lru);
2869         if (page->active == cachep->num) {
2870                 list_add(&page->lru, &n->slabs_full);
2871                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2872 #if DEBUG
2873                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2874                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2875                                 void **objp = page->freelist;
2876
2877                                 *objp = *list;
2878                                 *list = objp;
2879                         }
2880 #endif
2881                         page->freelist = NULL;
2882                 }
2883         } else
2884                 list_add(&page->lru, &n->slabs_partial);
2885 }
2886
2887 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2888 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2889                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2890 {
2891         if (!page)
2892                 return NULL;
2893
2894         if (pfmemalloc)
2895                 return page;
2896
2897         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2898                 return page;
2899
2900         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2901         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2902                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2903                 return page;
2904         }
2905
2906         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2907         list_del(&page->lru);
2908         if (!page->active)
2909                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_free);
2910         else
2911                 list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
2912
2913         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
2914                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2915                         return page;
2916         }
2917
2918         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
2919                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2920                         return page;
2921         }
2922
2923         return NULL;
2924 }
2925
2926 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2927 {
2928         struct page *page;
2929
2930         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial,
2931                         struct page, lru);
2932         if (!page) {
2933                 n->free_touched = 1;
2934                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free,
2935                                 struct page, lru);
2936         }
2937
2938         if (sk_memalloc_socks())
2939                 return get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2940
2941         return page;
2942 }
2943
2944 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2945                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2946 {
2947         struct page *page;
2948         void *obj;
2949         void *list = NULL;
2950
2951         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2952                 return NULL;
2953
2954         spin_lock(&n->list_lock);
2955         page = get_first_slab(n, true);
2956         if (!page) {
2957                 spin_unlock(&n->list_lock);
2958                 return NULL;
2959         }
2960
2961         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2962         n->free_objects--;
2963
2964         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2965
2966         spin_unlock(&n->list_lock);
2967         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2968
2969         return obj;
2970 }
2971
2972 /*
2973  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2974  * or cache_grow_end() for new slab
2975  */
2976 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2977                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2978 {
2979         /*
2980          * There must be at least one object available for
2981          * allocation.
2982          */
2983         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2984
2985         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2986                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2987                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2988                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2989
2990                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2991         }
2992
2993         return batchcount;
2994 }
2995
2996 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2997 {
2998         int batchcount;
2999         struct kmem_cache_node *n;
3000         struct array_cache *ac, *shared;
3001         int node;
3002         void *list = NULL;
3003         struct page *page;
3004
3005         check_irq_off();
3006         node = numa_mem_id();
3007
3008         ac = cpu_cache_get(cachep);
3009         batchcount = ac->batchcount;
3010         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3011                 /*
3012                  * If there was little recent activity on this cache, then
3013                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3014                  * refill bouncing.
3015                  */
3016                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3017         }
3018         n = get_node(cachep, node);
3019
3020         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
3021         shared = READ_ONCE(n->shared);
3022         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
3023                 goto direct_grow;
3024
3025         spin_lock(&n->list_lock);
3026         shared = READ_ONCE(n->shared);
3027
3028         /* See if we can refill from the shared array */
3029         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
3030                 shared->touched = 1;
3031                 goto alloc_done;
3032         }
3033
3034         while (batchcount > 0) {
3035                 /* Get slab alloc is to come from. */
3036                 page = get_first_slab(n, false);
3037                 if (!page)
3038                         goto must_grow;
3039
3040                 check_spinlock_acquired(cachep);
3041
3042                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3043                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3044         }
3045
3046 must_grow:
3047         n->free_objects -= ac->avail;
3048 alloc_done:
3049         spin_unlock(&n->list_lock);
3050         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3051
3052 direct_grow:
3053         if (unlikely(!ac->avail)) {
3054                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3055                 if (sk_memalloc_socks()) {
3056                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3057
3058                         if (obj)
3059                                 return obj;
3060                 }
3061
3062                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3063
3064                 /*
3065                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3066                  * then ac could change.
3067                  */
3068                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3069                 if (!ac->avail && page)
3070                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3071                 cache_grow_end(cachep, page);
3072
3073                 if (!ac->avail)
3074                         return NULL;
3075         }
3076         ac->touched = 1;
3077
3078         return ac->entry[--ac->avail];
3079 }
3080
3081 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3082                                                 gfp_t flags)
3083 {
3084         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3085 }
3086
3087 #if DEBUG
3088 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3089                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3090 {
3091         if (!objp)
3092                 return objp;
3093         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3094                 check_poison_obj(cachep, objp);
3095                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1, 0);
3096                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3097         }
3098         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3099                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3100
3101         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3102                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3103                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3104                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3105                         pr_err("%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3106                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3107                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3108                 }
3109                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3110                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3111         }
3112
3113         objp += obj_offset(cachep);
3114         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3115                 cachep->ctor(objp);
3116         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3117             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3118                 pr_err("0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3119                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3120         }
3121         return objp;
3122 }
3123 #else
3124 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3125 #endif
3126
3127 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3128 {
3129         void *objp;
3130         struct array_cache *ac;
3131
3132         check_irq_off();
3133
3134         ac = cpu_cache_get(cachep);
3135         if (likely(ac->avail)) {
3136                 ac->touched = 1;
3137                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3138
3139                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3140                 goto out;
3141         }
3142
3143         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3144         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3145         /*
3146          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3147          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3148          */
3149         ac = cpu_cache_get(cachep);
3150
3151 out:
3152         /*
3153          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3154          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3155          * treat the array pointers as a reference to the object.
3156          */
3157         if (objp)
3158                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3159         return objp;
3160 }
3161
3162 #ifdef CONFIG_NUMA
3163 /*
3164  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3165  *
3166  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3167  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3168  */
3169 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3170 {
3171         int nid_alloc, nid_here;
3172
3173         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3174                 return NULL;
3175         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3176         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3177                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3178         else if (current->mempolicy)
3179                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3180         if (nid_alloc != nid_here)
3181                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3182         return NULL;
3183 }
3184
3185 /*
3186  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3187  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3188  * available node for available objects. If that fails then we
3189  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3190  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3191  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3192  */
3193 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3194 {
3195         struct zonelist *zonelist;
3196         struct zoneref *z;
3197         struct zone *zone;
3198         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3199         void *obj = NULL;
3200         struct page *page;
3201         int nid;
3202         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3203
3204         if (flags & __GFP_THISNODE)
3205                 return NULL;
3206
3207 retry_cpuset:
3208         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3209         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3210
3211 retry:
3212         /*
3213          * Look through allowed nodes for objects available
3214          * from existing per node queues.
3215          */
3216         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3217                 nid = zone_to_nid(zone);
3218
3219                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3220                         get_node(cache, nid) &&
3221                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3222                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3223                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3224                                 if (obj)
3225                                         break;
3226                 }
3227         }
3228
3229         if (!obj) {
3230                 /*
3231                  * This allocation will be performed within the constraints
3232                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3233                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3234                  * set and go into memory reserves if necessary.
3235                  */
3236                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3237                 cache_grow_end(cache, page);
3238                 if (page) {
3239                         nid = page_to_nid(page);
3240                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3241                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3242
3243                         /*
3244                          * Another processor may allocate the objects in
3245                          * the slab since we are not holding any locks.
3246                          */
3247                         if (!obj)
3248                                 goto retry;
3249                 }
3250         }
3251
3252         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3253                 goto retry_cpuset;
3254         return obj;
3255 }
3256
3257 /*
3258  * A interface to enable slab creation on nodeid
3259  */
3260 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3261                                 int nodeid)
3262 {
3263         struct page *page;
3264         struct kmem_cache_node *n;
3265         void *obj = NULL;
3266         void *list = NULL;
3267
3268         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3269         n = get_node(cachep, nodeid);
3270         BUG_ON(!n);
3271
3272         check_irq_off();
3273         spin_lock(&n->list_lock);
3274         page = get_first_slab(n, false);
3275         if (!page)
3276                 goto must_grow;
3277
3278         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3279
3280         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3281         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3282         STATS_SET_HIGH(cachep);
3283
3284         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3285
3286         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3287         n->free_objects--;
3288
3289         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3290
3291         spin_unlock(&n->list_lock);
3292         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3293         return obj;
3294
3295 must_grow:
3296         spin_unlock(&n->list_lock);
3297         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3298         if (page) {
3299                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3300                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3301         }
3302         cache_grow_end(cachep, page);
3303
3304         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3305 }
3306
3307 static __always_inline void *
3308 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3309                    unsigned long caller)
3310 {
3311         unsigned long save_flags;
3312         void *ptr;
3313         int slab_node = numa_mem_id();
3314
3315         flags &= gfp_allowed_mask;
3316         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3317         if (unlikely(!cachep))
3318                 return NULL;
3319
3320         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3321         local_irq_save(save_flags);
3322
3323         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3324                 nodeid = slab_node;
3325
3326         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3327                 /* Node not bootstrapped yet */
3328                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3329                 goto out;
3330         }
3331
3332         if (nodeid == slab_node) {
3333                 /*
3334                  * Use the locally cached objects if possible.
3335                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3336                  * to other nodes. It may fail while we still have
3337                  * objects on other nodes available.
3338                  */
3339                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3340                 if (ptr)
3341                         goto out;
3342         }
3343         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3344         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3345   out:
3346         local_irq_restore(save_flags);
3347         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3348
3349         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3350                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3351
3352         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3353         return ptr;
3354 }
3355
3356 static __always_inline void *
3357 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3358 {
3359         void *objp;
3360
3361         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3362                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3363                 if (objp)
3364                         goto out;
3365         }
3366         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3367
3368         /*
3369          * We may just have run out of memory on the local node.
3370          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3371          */
3372         if (!objp)
3373                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3374
3375   out:
3376         return objp;
3377 }
3378 #else
3379
3380 static __always_inline void *
3381 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3382 {
3383         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3384 }
3385
3386 #endif /* CONFIG_NUMA */
3387
3388 static __always_inline void *
3389 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3390 {
3391         unsigned long save_flags;
3392         void *objp;
3393
3394         flags &= gfp_allowed_mask;
3395         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3396         if (unlikely(!cachep))
3397                 return NULL;
3398
3399         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3400         local_irq_save(save_flags);
3401         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3402         local_irq_restore(save_flags);
3403         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3404         prefetchw(objp);
3405
3406         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3407                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3408
3409         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3410         return objp;
3411 }
3412
3413 /*
3414  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3415  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3416  */
3417 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3418                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3419 {
3420         int i;
3421         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3422         struct page *page;
3423
3424         n->free_objects += nr_objects;
3425
3426         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3427                 void *objp;
3428                 struct page *page;
3429
3430                 objp = objpp[i];
3431
3432                 page = virt_to_head_page(objp);
3433                 list_del(&page->lru);
3434                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3435                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3436                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3437
3438                 /* fixup slab chains */
3439                 if (page->active == 0)
3440                         list_add(&page->lru, &n->slabs_free);
3441                 else {
3442                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3443                          * partial list on free - maximum time for the
3444                          * other objects to be freed, too.
3445                          */
3446                         list_add_tail(&page->lru, &n->slabs_partial);
3447                 }
3448         }
3449
3450         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3451                 n->free_objects -= cachep->num;
3452
3453                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, lru);
3454                 list_move(&page->lru, list);
3455                 n->num_slabs--;
3456         }
3457 }
3458
3459 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3460 {
3461         int batchcount;
3462         struct kmem_cache_node *n;
3463         int node = numa_mem_id();
3464         LIST_HEAD(list);
3465
3466         batchcount = ac->batchcount;
3467
3468         check_irq_off();
3469         n = get_node(cachep, node);
3470         spin_lock(&n->list_lock);
3471         if (n->shared) {
3472                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3473                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3474                 if (max) {
3475                         if (batchcount > max)
3476                                 batchcount = max;
3477                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3478                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3479                         shared_array->avail += batchcount;
3480                         goto free_done;
3481                 }
3482         }
3483
3484         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3485 free_done:
3486 #if STATS
3487         {
3488                 int i = 0;
3489                 struct page *page;
3490
3491                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
3492                         BUG_ON(page->active);
3493
3494                         i++;
3495                 }
3496                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3497         }
3498 #endif
3499         spin_unlock(&n->list_lock);
3500         slabs_destroy(cachep, &list);
3501         ac->avail -= batchcount;
3502         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3503 }
3504
3505 /*
3506  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3507  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3508  */
3509 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3510                                 unsigned long caller)
3511 {
3512         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3513         if (kasan_slab_free(cachep, objp))
3514                 return;
3515
3516         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3517 }
3518
3519 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3520                 unsigned long caller)
3521 {
3522         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3523
3524         check_irq_off();
3525         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3526         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3527
3528         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, cachep->object_size);
3529
3530         /*
3531          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3532          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3533          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3534          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3535          * the cache.
3536          */
3537         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3538                 return;
3539
3540         if (ac->avail < ac->limit) {
3541                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3542         } else {
3543                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3544                 cache_flusharray(cachep, ac);
3545         }
3546
3547         if (sk_memalloc_socks()) {
3548                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3549
3550                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3551                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3552                         return;
3553                 }
3554         }
3555
3556         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3557 }
3558
3559 /**
3560  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3561  * @cachep: The cache to allocate from.
3562  * @flags: See kmalloc().
3563  *
3564  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3565  * if the cache has no available objects.
3566  */
3567 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3568 {
3569         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3570
3571         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3572         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3573                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3574
3575         return ret;
3576 }
3577 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3578
3579 static __always_inline void
3580 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3581                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3582 {
3583         size_t i;
3584
3585         for (i = 0; i < size; i++)
3586                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3587 }
3588
3589 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3590                           void **p)
3591 {
3592         size_t i;
3593
3594         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3595         if (!s)
3596                 return 0;
3597
3598         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3599
3600         local_irq_disable();
3601         for (i = 0; i < size; i++) {
3602                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3603
3604                 if (unlikely(!objp))
3605                         goto error;
3606                 p[i] = objp;
3607         }
3608         local_irq_enable();
3609
3610         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3611
3612         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3613         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3614                 for (i = 0; i < size; i++)
3615                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3616
3617         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3618         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3619         return size;
3620 error:
3621         local_irq_enable();
3622         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3623         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3624         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3625         return 0;
3626 }
3627 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3628
3629 #ifdef CONFIG_TRACING
3630 void *
3631 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3632 {
3633         void *ret;
3634
3635         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3636
3637         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3638         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3639                       size, cachep->size, flags);
3640         return ret;
3641 }
3642 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3643 #endif
3644
3645 #ifdef CONFIG_NUMA
3646 /**
3647  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3648  * @cachep: The cache to allocate from.
3649  * @flags: See kmalloc().
3650  * @nodeid: node number of the target node.
3651  *
3652  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3653  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3654  *
3655  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3656  */
3657 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3658 {
3659         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3660
3661         kasan_slab_alloc(cachep, ret, flags);
3662         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3663                                     cachep->object_size, cachep->size,
3664                                     flags, nodeid);
3665
3666         return ret;
3667 }
3668 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3669
3670 #ifdef CONFIG_TRACING
3671 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3672                                   gfp_t flags,
3673                                   int nodeid,
3674                                   size_t size)
3675 {
3676         void *ret;
3677
3678         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3679
3680         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3681         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3682                            size, cachep->size,
3683                            flags, nodeid);
3684         return ret;
3685 }
3686 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3687 #endif
3688
3689 static __always_inline void *
3690 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3691 {
3692         struct kmem_cache *cachep;
3693         void *ret;
3694
3695         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3696                 return NULL;
3697         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3698         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3699                 return cachep;
3700         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3701         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3702
3703         return ret;
3704 }
3705
3706 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3707 {
3708         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3709 }
3710 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3711
3712 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3713                 int node, unsigned long caller)
3714 {
3715         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3716 }
3717 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3718 #endif /* CONFIG_NUMA */
3719
3720 /**
3721  * __do_kmalloc - allocate memory
3722  * @size: how many bytes of memory are required.
3723  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3724  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3725  */
3726 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3727                                           unsigned long caller)
3728 {
3729         struct kmem_cache *cachep;
3730         void *ret;
3731
3732         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3733                 return NULL;
3734         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3735         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3736                 return cachep;
3737         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3738
3739         kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3740         trace_kmalloc(caller, ret,
3741                       size, cachep->size, flags);
3742
3743         return ret;
3744 }
3745
3746 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3747 {
3748         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3749 }
3750 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3751
3752 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3753 {
3754         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3755 }
3756 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3757
3758 /**
3759  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3760  * @cachep: The cache the allocation was from.
3761  * @objp: The previously allocated object.
3762  *
3763  * Free an object which was previously allocated from this
3764  * cache.
3765  */
3766 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3767 {
3768         unsigned long flags;
3769         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3770         if (!cachep)
3771                 return;
3772
3773         local_irq_save(flags);
3774         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3775         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3776                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3777         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3778         local_irq_restore(flags);
3779
3780         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3781 }
3782 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3783
3784 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3785 {
3786         struct kmem_cache *s;
3787         size_t i;
3788
3789         local_irq_disable();
3790         for (i = 0; i < size; i++) {
3791                 void *objp = p[i];
3792
3793                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3794                         s = virt_to_cache(objp);
3795                 else
3796                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3797
3798                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3799                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3800                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3801
3802                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3803         }
3804         local_irq_enable();
3805
3806         /* FIXME: add tracing */
3807 }
3808 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3809
3810 /**
3811  * kfree - free previously allocated memory
3812  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3813  *
3814  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3815  *
3816  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3817  * or you will run into trouble.
3818  */
3819 void kfree(const void *objp)
3820 {
3821         struct kmem_cache *c;
3822         unsigned long flags;
3823
3824         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3825
3826         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3827                 return;
3828         local_irq_save(flags);
3829         kfree_debugcheck(objp);
3830         c = virt_to_cache(objp);
3831         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3832
3833         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3834         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3835         local_irq_restore(flags);
3836 }
3837 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3838
3839 /*
3840  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3841  */
3842 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3843 {
3844         int ret;
3845         int node;
3846         struct kmem_cache_node *n;
3847
3848         for_each_online_node(node) {
3849                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3850                 if (ret)
3851                         goto fail;
3852
3853         }
3854
3855         return 0;
3856
3857 fail:
3858         if (!cachep->list.next) {
3859                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3860                 node--;
3861                 while (node >= 0) {
3862                         n = get_node(cachep, node);
3863                         if (n) {
3864                                 kfree(n->shared);
3865                                 free_alien_cache(n->alien);
3866                                 kfree(n);
3867                                 cachep->node[node] = NULL;
3868                         }
3869                         node--;
3870                 }
3871         }
3872         return -ENOMEM;
3873 }
3874
3875 /* Always called with the slab_mutex held */
3876 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3877                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3878 {
3879         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3880         int cpu;
3881
3882         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3883         if (!cpu_cache)
3884                 return -ENOMEM;
3885
3886         prev = cachep->cpu_cache;
3887         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3888         kick_all_cpus_sync();
3889
3890         check_irq_on();
3891         cachep->batchcount = batchcount;
3892         cachep->limit = limit;
3893         cachep->shared = shared;
3894
3895         if (!prev)
3896                 goto setup_node;
3897
3898         for_each_online_cpu(cpu) {
3899                 LIST_HEAD(list);
3900                 int node;
3901                 struct kmem_cache_node *n;
3902                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3903
3904                 node = cpu_to_mem(cpu);
3905                 n = get_node(cachep, node);
3906                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3907                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3908                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3909                 slabs_destroy(cachep, &list);
3910         }
3911         free_percpu(prev);
3912
3913 setup_node:
3914         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3915 }
3916
3917 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3918                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3919 {
3920         int ret;
3921         struct kmem_cache *c;
3922
3923         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3924
3925         if (slab_state < FULL)
3926                 return ret;
3927
3928         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3929                 return ret;
3930
3931         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3932         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3933                 /* return value determined by the root cache only */
3934                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3935         }
3936
3937         return ret;
3938 }
3939
3940 /* Called with slab_mutex held always */
3941 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3942 {
3943         int err;
3944         int limit = 0;
3945         int shared = 0;
3946         int batchcount = 0;
3947
3948         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3949         if (err)
3950                 goto end;
3951
3952         if (!is_root_cache(cachep)) {
3953                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3954                 limit = root->limit;
3955                 shared = root->shared;
3956                 batchcount = root->batchcount;
3957         }
3958
3959         if (limit && shared && batchcount)
3960                 goto skip_setup;
3961         /*
3962          * The head array serves three purposes:
3963          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3964          * - reduce the number of spinlock operations.
3965          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3966          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3967          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3968          * Bonwick.
3969          */
3970         if (cachep->size > 131072)
3971                 limit = 1;
3972         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3973                 limit = 8;
3974         else if (cachep->size > 1024)
3975                 limit = 24;
3976         else if (cachep->size > 256)
3977                 limit = 54;
3978         else
3979                 limit = 120;
3980
3981         /*
3982          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3983          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3984          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3985          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3986          * replaces Bonwick's magazine layer.
3987          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3988          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3989          */
3990         shared = 0;
3991         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3992                 shared = 8;
3993
3994 #if DEBUG
3995         /*
3996          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3997          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3998          */
3999         if (limit > 32)
4000                 limit = 32;
4001 #endif
4002         batchcount = (limit + 1) / 2;
4003 skip_setup:
4004         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
4005 end:
4006         if (err)
4007                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
4008                        cachep->name, -err);
4009         return err;
4010 }
4011
4012 /*
4013  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
4014  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
4015  * if drain_array() is used on the shared array.
4016  */
4017 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
4018                          struct array_cache *ac, int node)
4019 {
4020         LIST_HEAD(list);
4021
4022         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
4023         check_mutex_acquired();
4024
4025         if (!ac || !ac->avail)
4026                 return;
4027
4028         if (ac->touched) {
4029                 ac->touched = 0;
4030                 return;
4031         }
4032
4033         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4034         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
4035         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4036
4037         slabs_destroy(cachep, &list);
4038 }
4039
4040 /**
4041  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4042  * @w: work descriptor
4043  *
4044  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4045  * Purpose:
4046  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4047  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4048  *
4049  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4050  * again on the next iteration.
4051  */
4052 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4053 {
4054         struct kmem_cache *searchp;
4055         struct kmem_cache_node *n;
4056         int node = numa_mem_id();
4057         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4058
4059         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4060                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4061                 goto out;
4062
4063         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4064                 check_irq_on();
4065
4066                 /*
4067                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4068                  * have established with reasonable certainty that
4069                  * we can do some work if the lock was obtained.
4070                  */
4071                 n = get_node(searchp, node);
4072
4073                 reap_alien(searchp, n);
4074
4075                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4076
4077                 /*
4078                  * These are racy checks but it does not matter
4079                  * if we skip one check or scan twice.
4080                  */
4081                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4082                         goto next;
4083
4084                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4085
4086                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4087
4088                 if (n->free_touched)
4089                         n->free_touched = 0;
4090                 else {
4091                         int freed;
4092
4093                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4094                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4095                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4096                 }
4097 next:
4098                 cond_resched();
4099         }
4100         check_irq_on();
4101         mutex_unlock(&slab_mutex);
4102         next_reap_node();
4103 out:
4104         /* Set up the next iteration */
4105         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4106                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4107 }
4108
4109 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4110 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4111 {
4112         struct page *page;
4113         unsigned long active_objs;
4114         unsigned long num_objs;
4115         unsigned long active_slabs = 0;
4116         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4117         unsigned long num_slabs_partial = 0, num_slabs_free = 0;
4118         unsigned long num_slabs_full = 0;
4119         const char *name;
4120         char *error = NULL;
4121         int node;
4122         struct kmem_cache_node *n;
4123
4124         active_objs = 0;
4125         num_slabs = 0;
4126         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4127
4128                 check_irq_on();
4129                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4130
4131                 num_slabs += n->num_slabs;
4132
4133                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru) {
4134                         if (page->active == cachep->num && !error)
4135                                 error = "slabs_partial accounting error";
4136                         if (!page->active && !error)
4137                                 error = "slabs_partial accounting error";
4138                         active_objs += page->active;
4139                         num_slabs_partial++;
4140                 }
4141
4142                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, lru) {
4143                         if (page->active && !error)
4144                                 error = "slabs_free accounting error";
4145                         num_slabs_free++;
4146                 }
4147
4148                 free_objects += n->free_objects;
4149                 if (n->shared)
4150                         shared_avail += n->shared->avail;
4151
4152                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4153         }
4154         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4155         active_slabs = num_slabs - num_slabs_free;
4156         num_slabs_full = num_slabs - (num_slabs_partial + num_slabs_free);
4157         active_objs += (num_slabs_full * cachep->num);
4158
4159         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4160                 error = "free_objects accounting error";
4161
4162         name = cachep->name;
4163         if (error)
4164                 pr_err("slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4165
4166         sinfo->active_objs = active_objs;
4167         sinfo->num_objs = num_objs;
4168         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4169         sinfo->num_slabs = num_slabs;
4170         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4171         sinfo->limit = cachep->limit;
4172         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4173         sinfo->shared = cachep->shared;
4174         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4175         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4176 }
4177
4178 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4179 {
4180 #if STATS
4181         {                       /* node stats */
4182                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4183                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4184                 unsigned long grown = cachep->grown;
4185                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4186                 unsigned long errors = cachep->errors;
4187                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4188                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4189                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4190                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4191
4192                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4193                            allocs, high, grown,
4194                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4195                            node_frees, overflows);
4196         }
4197         /* cpu stats */
4198         {
4199                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4200                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4201                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4202                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4203
4204                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4205                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4206         }
4207 #endif
4208 }
4209
4210 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4211 /**
4212  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4213  * @file: unused
4214  * @buffer: user buffer
4215  * @count: data length
4216  * @ppos: unused
4217  */
4218 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4219                        size_t count, loff_t *ppos)
4220 {
4221         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4222         int limit, batchcount, shared, res;
4223         struct kmem_cache *cachep;
4224
4225         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4226                 return -EINVAL;
4227         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4228                 return -EFAULT;
4229         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4230
4231         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4232         if (!tmp)
4233                 return -EINVAL;
4234         *tmp = '\0';
4235         tmp++;
4236         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4237                 return -EINVAL;
4238
4239         /* Find the cache in the chain of caches. */
4240         mutex_lock(&slab_mutex);
4241         res = -EINVAL;
4242         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4243                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4244                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4245                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4246                                 res = 0;
4247                         } else {
4248                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4249                                                        batchcount, shared,
4250                                                        GFP_KERNEL);
4251                         }
4252                         break;
4253                 }
4254         }
4255         mutex_unlock(&slab_mutex);
4256         if (res >= 0)
4257                 res = count;
4258         return res;
4259 }
4260
4261 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4262
4263 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4264 {
4265         unsigned long *p;
4266         int l;
4267         if (!v)
4268                 return 1;
4269         l = n[1];
4270         p = n + 2;
4271         while (l) {
4272                 int i = l/2;
4273                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4274                 if (*q == v) {
4275                         q[1]++;
4276                         return 1;
4277                 }
4278                 if (*q > v) {
4279                         l = i;
4280                 } else {
4281                         p = q + 2;
4282                         l -= i + 1;
4283                 }
4284         }
4285         if (++n[1] == n[0])
4286                 return 0;
4287         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4288         p[0] = v;
4289         p[1] = 1;
4290         return 1;
4291 }
4292
4293 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4294                                                 struct page *page)
4295 {
4296         void *p;
4297         int i, j;
4298         unsigned long v;
4299
4300         if (n[0] == n[1])
4301                 return;
4302         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4303                 bool active = true;
4304
4305                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4306                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4307                                 active = false;
4308                                 break;
4309                         }
4310                 }
4311
4312                 if (!active)
4313                         continue;
4314
4315                 /*
4316                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4317                  * mapping is established when actual object allocation and
4318                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4319                  * cache.
4320                  */
4321                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4322                         continue;
4323
4324                 if (!add_caller(n, v))
4325                         return;
4326         }
4327 }
4328
4329 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4330 {
4331 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4332         unsigned long offset, size;
4333         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4334
4335         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4336                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4337                 if (modname[0])
4338                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4339                 return;
4340         }
4341 #endif
4342         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4343 }
4344
4345 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4346 {
4347         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4348         struct page *page;
4349         struct kmem_cache_node *n;
4350         const char *name;
4351         unsigned long *x = m->private;
4352         int node;
4353         int i;
4354
4355         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4356                 return 0;
4357         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4358                 return 0;
4359
4360         /*
4361          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4362          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4363          * during the processing, information would be wrong so restart
4364          * whole processing.
4365          */
4366         do {
4367                 set_store_user_clean(cachep);
4368                 drain_cpu_caches(cachep);
4369
4370                 x[1] = 0;
4371
4372                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4373
4374                         check_irq_on();
4375                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4376
4377                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, lru)
4378                                 handle_slab(x, cachep, page);
4379                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, lru)
4380                                 handle_slab(x, cachep, page);
4381                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4382                 }
4383         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4384
4385         name = cachep->name;
4386         if (x[0] == x[1]) {
4387                 /* Increase the buffer size */
4388                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4389                 m->private = kzalloc(x[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4390                 if (!m->private) {
4391                         /* Too bad, we are really out */
4392                         m->private = x;
4393                         mutex_lock(&slab_mutex);
4394                         return -ENOMEM;
4395                 }
4396                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4397                 kfree(x);
4398                 mutex_lock(&slab_mutex);
4399                 /* Now make sure this entry will be retried */
4400                 m->count = m->size;
4401                 return 0;
4402         }
4403         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4404                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4405                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4406                 seq_putc(m, '\n');
4407         }
4408
4409         return 0;
4410 }
4411
4412 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4413         .start = slab_start,
4414         .next = slab_next,
4415         .stop = slab_stop,
4416         .show = leaks_show,
4417 };
4418
4419 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4420 {
4421         unsigned long *n;
4422
4423         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4424         if (!n)
4425                 return -ENOMEM;
4426
4427         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4428
4429         return 0;
4430 }
4431
4432 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4433         .open           = slabstats_open,
4434         .read           = seq_read,
4435         .llseek         = seq_lseek,
4436         .release        = seq_release_private,
4437 };
4438 #endif
4439
4440 static int __init slab_proc_init(void)
4441 {
4442 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4443         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4444 #endif
4445         return 0;
4446 }
4447 module_init(slab_proc_init);
4448 #endif
4449
4450 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4451 /*
4452  * Rejects objects that are incorrectly sized.
4453  *
4454  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4455  * to indicate an error.
4456  */
4457 const char *__check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4458                                 struct page *page)
4459 {
4460         struct kmem_cache *cachep;
4461         unsigned int objnr;
4462         unsigned long offset;
4463
4464         /* Find and validate object. */
4465         cachep = page->slab_cache;
4466         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4467         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4468
4469         /* Find offset within object. */
4470         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4471
4472         /* Allow address range falling entirely within object size. */
4473         if (offset <= cachep->object_size && n <= cachep->object_size - offset)
4474                 return NULL;
4475
4476         return cachep->name;
4477 }
4478 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
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);