mm/cma_debug.c: fix the break condition in cma_maxchunk_get()
[linux-2.6-block.git] / mm / slab.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/slab.c
4  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
5  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
6  *
7  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
8  *
9  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
10  *      (c) 2000 Manfred Spraul
11  *
12  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
13  *      (c) 2002 Manfred Spraul
14  *
15  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
16  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
17  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
18  * or with a little more detail in;
19  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
20  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
21  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
22  *
23  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
24  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
25  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
26  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
27  * initialized objects.
28  *
29  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
30  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
31  * kmem_cache_free.
32  *
33  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
34  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
35  * cache for that memory type.
36  *
37  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
38  *   full slabs with 0 free objects
39  *   partial slabs
40  *   empty slabs with no allocated objects
41  *
42  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
43  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
44  *
45  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
46  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
47  *
48  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
49  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
50  * of the entries in the array are given back into the global cache.
51  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
52  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
53  *
54  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
55  * it's changed with a smp_call_function().
56  *
57  * SMP synchronization:
58  *  constructors and destructors are called without any locking.
59  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
60  *      are accessed without any locking.
61  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
62  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
63  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
64  *
65  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
66  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
67  * his patch.
68  *
69  * Further notes from the original documentation:
70  *
71  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
72  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'slab_mutex'.
73  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
74  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
75  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
76  *
77  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
78  *
79  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
80  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
81  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
82  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
83  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
84  *
85  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
86  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
87  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
88  */
89
90 #include        <linux/slab.h>
91 #include        <linux/mm.h>
92 #include        <linux/poison.h>
93 #include        <linux/swap.h>
94 #include        <linux/cache.h>
95 #include        <linux/interrupt.h>
96 #include        <linux/init.h>
97 #include        <linux/compiler.h>
98 #include        <linux/cpuset.h>
99 #include        <linux/proc_fs.h>
100 #include        <linux/seq_file.h>
101 #include        <linux/notifier.h>
102 #include        <linux/kallsyms.h>
103 #include        <linux/cpu.h>
104 #include        <linux/sysctl.h>
105 #include        <linux/module.h>
106 #include        <linux/rcupdate.h>
107 #include        <linux/string.h>
108 #include        <linux/uaccess.h>
109 #include        <linux/nodemask.h>
110 #include        <linux/kmemleak.h>
111 #include        <linux/mempolicy.h>
112 #include        <linux/mutex.h>
113 #include        <linux/fault-inject.h>
114 #include        <linux/rtmutex.h>
115 #include        <linux/reciprocal_div.h>
116 #include        <linux/debugobjects.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119 #include        <linux/sched/task_stack.h>
120
121 #include        <net/sock.h>
122
123 #include        <asm/cacheflush.h>
124 #include        <asm/tlbflush.h>
125 #include        <asm/page.h>
126
127 #include <trace/events/kmem.h>
128
129 #include        "internal.h"
130
131 #include        "slab.h"
132
133 /*
134  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
135  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
136  *
137  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
138  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
139  *
140  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
141  */
142
143 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
144 #define DEBUG           1
145 #define STATS           1
146 #define FORCED_DEBUG    1
147 #else
148 #define DEBUG           0
149 #define STATS           0
150 #define FORCED_DEBUG    0
151 #endif
152
153 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
154 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
155 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
156
157 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
158 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
159 #endif
160
161 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
162                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
163
164 #if FREELIST_BYTE_INDEX
165 typedef unsigned char freelist_idx_t;
166 #else
167 typedef unsigned short freelist_idx_t;
168 #endif
169
170 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
171
172 /*
173  * struct array_cache
174  *
175  * Purpose:
176  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
177  * - reduce the number of linked list operations
178  * - reduce spinlock operations
179  *
180  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
181  * footprint.
182  *
183  */
184 struct array_cache {
185         unsigned int avail;
186         unsigned int limit;
187         unsigned int batchcount;
188         unsigned int touched;
189         void *entry[];  /*
190                          * Must have this definition in here for the proper
191                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
192                          * the entries.
193                          */
194 };
195
196 struct alien_cache {
197         spinlock_t lock;
198         struct array_cache ac;
199 };
200
201 /*
202  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
203  */
204 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
205 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
206 #define CACHE_CACHE 0
207 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
208
209 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
210                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
211 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
212                         int node, struct list_head *list);
213 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
214 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
215 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
216
217 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
218                                                 void **list);
219 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
220                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
221                                 void **list);
222 static int slab_early_init = 1;
223
224 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
225
226 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
227 {
228         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
231         parent->total_slabs = 0;
232         parent->free_slabs = 0;
233         parent->shared = NULL;
234         parent->alien = NULL;
235         parent->colour_next = 0;
236         spin_lock_init(&parent->list_lock);
237         parent->free_objects = 0;
238         parent->free_touched = 0;
239 }
240
241 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
242         do {                                                            \
243                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
244                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
245         } while (0)
246
247 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
248         do {                                                            \
249         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
252         } while (0)
253
254 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
255 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
256 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
257 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
258
259 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
260 /*
261  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
262  * cpucache drain/refill cycles.
263  *
264  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
265  * which could lock up otherwise freeable slabs.
266  */
267 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
268 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
269
270 #if STATS
271 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
272 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
273 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
274 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
275 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
276 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
277         do {                                                            \
278                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
279                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
280         } while (0)
281 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
282 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
283 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
284 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
285 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
286         do {                                                            \
287                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
288                         (x)->max_freeable = i;                          \
289         } while (0)
290 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
291 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
292 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
293 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
294 #else
295 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
296 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
298 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
299 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
300 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
301 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
302 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
304 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
305 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
306 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
308 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
310 #endif
311
312 #if DEBUG
313
314 /*
315  * memory layout of objects:
316  * 0            : objp
317  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
318  *              the end of an object is aligned with the end of the real
319  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
320  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
321  *              redzone word.
322  * cachep->obj_offset: The real object.
323  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
324  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
325  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
326  */
327 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
328 {
329         return cachep->obj_offset;
330 }
331
332 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
333 {
334         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
335         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
336                                       sizeof(unsigned long long));
337 }
338
339 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
340 {
341         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
342         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
343                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
344                                               sizeof(unsigned long long) -
345                                               REDZONE_ALIGN);
346         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
347                                        sizeof(unsigned long long));
348 }
349
350 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
351 {
352         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
353         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
354 }
355
356 #else
357
358 #define obj_offset(x)                   0
359 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
360 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
362
363 #endif
364
365 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
366
367 static inline bool is_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
368 {
369         return atomic_read(&cachep->store_user_clean) == 1;
370 }
371
372 static inline void set_store_user_clean(struct kmem_cache *cachep)
373 {
374         atomic_set(&cachep->store_user_clean, 1);
375 }
376
377 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep)
378 {
379         if (is_store_user_clean(cachep))
380                 atomic_set(&cachep->store_user_clean, 0);
381 }
382
383 #else
384 static inline void set_store_user_dirty(struct kmem_cache *cachep) {}
385
386 #endif
387
388 /*
389  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
390  * overridden on the command line.
391  */
392 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
393 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
394 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
395 static bool slab_max_order_set __initdata;
396
397 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
398 {
399         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
400         return page->slab_cache;
401 }
402
403 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
404                                  unsigned int idx)
405 {
406         return page->s_mem + cache->size * idx;
407 }
408
409 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
410 /* internal cache of cache description objs */
411 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
412         .batchcount = 1,
413         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
414         .shared = 1,
415         .size = sizeof(struct kmem_cache),
416         .name = "kmem_cache",
417 };
418
419 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
420
421 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
422 {
423         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
424 }
425
426 /*
427  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
428  */
429 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
430                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
431 {
432         unsigned int num;
433         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
434
435         /*
436          * The slab management structure can be either off the slab or
437          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
438          * slab is used for:
439          *
440          * - @buffer_size bytes for each object
441          * - One freelist_idx_t for each object
442          *
443          * We don't need to consider alignment of freelist because
444          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
445          * at the correct alignment.
446          *
447          * If the slab management structure is off the slab, then the
448          * alignment will already be calculated into the size. Because
449          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
450          * correct alignment when allocated.
451          */
452         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
453                 num = slab_size / buffer_size;
454                 *left_over = slab_size % buffer_size;
455         } else {
456                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
457                 *left_over = slab_size %
458                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
459         }
460
461         return num;
462 }
463
464 #if DEBUG
465 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
466
467 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
468                         char *msg)
469 {
470         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
471                function, cachep->name, msg);
472         dump_stack();
473         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
479  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
480  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
481  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
482  * line
483   */
484
485 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
486 static int __init noaliencache_setup(char *s)
487 {
488         use_alien_caches = 0;
489         return 1;
490 }
491 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
492
493 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
494 {
495         get_option(&str, &slab_max_order);
496         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
497                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
498         slab_max_order_set = true;
499
500         return 1;
501 }
502 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
503
504 #ifdef CONFIG_NUMA
505 /*
506  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
507  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
508  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
509  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
510  */
511 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
512
513 static void init_reap_node(int cpu)
514 {
515         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
516                                                     node_online_map);
517 }
518
519 static void next_reap_node(void)
520 {
521         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
522
523         node = next_node_in(node, node_online_map);
524         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
525 }
526
527 #else
528 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
529 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
530 #endif
531
532 /*
533  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
534  * via the workqueue/eventd.
535  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
536  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
537  * lock.
538  */
539 static void start_cpu_timer(int cpu)
540 {
541         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
542
543         if (reap_work->work.func == NULL) {
544                 init_reap_node(cpu);
545                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
546                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
547                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
548         }
549 }
550
551 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
552 {
553         if (ac) {
554                 ac->avail = 0;
555                 ac->limit = limit;
556                 ac->batchcount = batch;
557                 ac->touched = 0;
558         }
559 }
560
561 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
562                                             int batchcount, gfp_t gfp)
563 {
564         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
565         struct array_cache *ac = NULL;
566
567         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
568         /*
569          * The array_cache structures contain pointers to free object.
570          * However, when such objects are allocated or transferred to another
571          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
572          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
573          * not scan such objects.
574          */
575         kmemleak_no_scan(ac);
576         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
577         return ac;
578 }
579
580 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
581                                         struct page *page, void *objp)
582 {
583         struct kmem_cache_node *n;
584         int page_node;
585         LIST_HEAD(list);
586
587         page_node = page_to_nid(page);
588         n = get_node(cachep, page_node);
589
590         spin_lock(&n->list_lock);
591         free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
592         spin_unlock(&n->list_lock);
593
594         slabs_destroy(cachep, &list);
595 }
596
597 /*
598  * Transfer objects in one arraycache to another.
599  * Locking must be handled by the caller.
600  *
601  * Return the number of entries transferred.
602  */
603 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
604                 struct array_cache *from, unsigned int max)
605 {
606         /* Figure out how many entries to transfer */
607         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
608
609         if (!nr)
610                 return 0;
611
612         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
613                         sizeof(void *) *nr);
614
615         from->avail -= nr;
616         to->avail += nr;
617         return nr;
618 }
619
620 #ifndef CONFIG_NUMA
621
622 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
623 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
624
625 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
626                                                 int limit, gfp_t gfp)
627 {
628         return NULL;
629 }
630
631 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
632 {
633 }
634
635 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
636 {
637         return 0;
638 }
639
640 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
641                 gfp_t flags)
642 {
643         return NULL;
644 }
645
646 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
647                  gfp_t flags, int nodeid)
648 {
649         return NULL;
650 }
651
652 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
653 {
654         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
655 }
656
657 #else   /* CONFIG_NUMA */
658
659 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
660 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
661
662 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
663                                                 int batch, gfp_t gfp)
664 {
665         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
666         struct alien_cache *alc = NULL;
667
668         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
669         if (alc) {
670                 kmemleak_no_scan(alc);
671                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
672                 spin_lock_init(&alc->lock);
673         }
674         return alc;
675 }
676
677 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
678 {
679         struct alien_cache **alc_ptr;
680         int i;
681
682         if (limit > 1)
683                 limit = 12;
684         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
685         if (!alc_ptr)
686                 return NULL;
687
688         for_each_node(i) {
689                 if (i == node || !node_online(i))
690                         continue;
691                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
692                 if (!alc_ptr[i]) {
693                         for (i--; i >= 0; i--)
694                                 kfree(alc_ptr[i]);
695                         kfree(alc_ptr);
696                         return NULL;
697                 }
698         }
699         return alc_ptr;
700 }
701
702 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
703 {
704         int i;
705
706         if (!alc_ptr)
707                 return;
708         for_each_node(i)
709             kfree(alc_ptr[i]);
710         kfree(alc_ptr);
711 }
712
713 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
714                                 struct array_cache *ac, int node,
715                                 struct list_head *list)
716 {
717         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
718
719         if (ac->avail) {
720                 spin_lock(&n->list_lock);
721                 /*
722                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
723                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
724                  * into the free lists and getting them back later.
725                  */
726                 if (n->shared)
727                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
728
729                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
730                 ac->avail = 0;
731                 spin_unlock(&n->list_lock);
732         }
733 }
734
735 /*
736  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
737  */
738 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
739 {
740         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
741
742         if (n->alien) {
743                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
744                 struct array_cache *ac;
745
746                 if (alc) {
747                         ac = &alc->ac;
748                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
749                                 LIST_HEAD(list);
750
751                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
752                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
753                                 slabs_destroy(cachep, &list);
754                         }
755                 }
756         }
757 }
758
759 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
760                                 struct alien_cache **alien)
761 {
762         int i = 0;
763         struct alien_cache *alc;
764         struct array_cache *ac;
765         unsigned long flags;
766
767         for_each_online_node(i) {
768                 alc = alien[i];
769                 if (alc) {
770                         LIST_HEAD(list);
771
772                         ac = &alc->ac;
773                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
774                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
775                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
776                         slabs_destroy(cachep, &list);
777                 }
778         }
779 }
780
781 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
782                                 int node, int page_node)
783 {
784         struct kmem_cache_node *n;
785         struct alien_cache *alien = NULL;
786         struct array_cache *ac;
787         LIST_HEAD(list);
788
789         n = get_node(cachep, node);
790         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
791         if (n->alien && n->alien[page_node]) {
792                 alien = n->alien[page_node];
793                 ac = &alien->ac;
794                 spin_lock(&alien->lock);
795                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
796                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
797                         __drain_alien_cache(cachep, ac, page_node, &list);
798                 }
799                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
800                 spin_unlock(&alien->lock);
801                 slabs_destroy(cachep, &list);
802         } else {
803                 n = get_node(cachep, page_node);
804                 spin_lock(&n->list_lock);
805                 free_block(cachep, &objp, 1, page_node, &list);
806                 spin_unlock(&n->list_lock);
807                 slabs_destroy(cachep, &list);
808         }
809         return 1;
810 }
811
812 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
813 {
814         int page_node = page_to_nid(virt_to_page(objp));
815         int node = numa_mem_id();
816         /*
817          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
818          * cache on this cpu.
819          */
820         if (likely(node == page_node))
821                 return 0;
822
823         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, page_node);
824 }
825
826 /*
827  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
828  * warn about failures.
829  */
830 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
831 {
832         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
833 }
834 #endif
835
836 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n;
839
840         /*
841          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
842          * begin anything. Make sure some other cpu on this
843          * node has not already allocated this
844          */
845         n = get_node(cachep, node);
846         if (n) {
847                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
848                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
849                                 cachep->num;
850                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
851
852                 return 0;
853         }
854
855         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
856         if (!n)
857                 return -ENOMEM;
858
859         kmem_cache_node_init(n);
860         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
861                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
862
863         n->free_limit =
864                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
865
866         /*
867          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
868          * come and go.  slab_mutex is sufficient
869          * protection here.
870          */
871         cachep->node[node] = n;
872
873         return 0;
874 }
875
876 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
877 /*
878  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
879  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
880  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
881  * When hotplugging memory or a cpu, existing node are not replaced if
882  * already in use.
883  *
884  * Must hold slab_mutex.
885  */
886 static int init_cache_node_node(int node)
887 {
888         int ret;
889         struct kmem_cache *cachep;
890
891         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
892                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
893                 if (ret)
894                         return ret;
895         }
896
897         return 0;
898 }
899 #endif
900
901 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
902                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
903 {
904         int ret = -ENOMEM;
905         struct kmem_cache_node *n;
906         struct array_cache *old_shared = NULL;
907         struct array_cache *new_shared = NULL;
908         struct alien_cache **new_alien = NULL;
909         LIST_HEAD(list);
910
911         if (use_alien_caches) {
912                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
913                 if (!new_alien)
914                         goto fail;
915         }
916
917         if (cachep->shared) {
918                 new_shared = alloc_arraycache(node,
919                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
920                 if (!new_shared)
921                         goto fail;
922         }
923
924         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
925         if (ret)
926                 goto fail;
927
928         n = get_node(cachep, node);
929         spin_lock_irq(&n->list_lock);
930         if (n->shared && force_change) {
931                 free_block(cachep, n->shared->entry,
932                                 n->shared->avail, node, &list);
933                 n->shared->avail = 0;
934         }
935
936         if (!n->shared || force_change) {
937                 old_shared = n->shared;
938                 n->shared = new_shared;
939                 new_shared = NULL;
940         }
941
942         if (!n->alien) {
943                 n->alien = new_alien;
944                 new_alien = NULL;
945         }
946
947         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
948         slabs_destroy(cachep, &list);
949
950         /*
951          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
952          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
953          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
954          * freed after synchronize_rcu().
955          */
956         if (old_shared && force_change)
957                 synchronize_rcu();
958
959 fail:
960         kfree(old_shared);
961         kfree(new_shared);
962         free_alien_cache(new_alien);
963
964         return ret;
965 }
966
967 #ifdef CONFIG_SMP
968
969 static void cpuup_canceled(long cpu)
970 {
971         struct kmem_cache *cachep;
972         struct kmem_cache_node *n = NULL;
973         int node = cpu_to_mem(cpu);
974         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
975
976         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
977                 struct array_cache *nc;
978                 struct array_cache *shared;
979                 struct alien_cache **alien;
980                 LIST_HEAD(list);
981
982                 n = get_node(cachep, node);
983                 if (!n)
984                         continue;
985
986                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
987
988                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
989                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
990
991                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
992                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
993                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
994                 nc->avail = 0;
995
996                 if (!cpumask_empty(mask)) {
997                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
998                         goto free_slab;
999                 }
1000
1001                 shared = n->shared;
1002                 if (shared) {
1003                         free_block(cachep, shared->entry,
1004                                    shared->avail, node, &list);
1005                         n->shared = NULL;
1006                 }
1007
1008                 alien = n->alien;
1009                 n->alien = NULL;
1010
1011                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
1012
1013                 kfree(shared);
1014                 if (alien) {
1015                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1016                         free_alien_cache(alien);
1017                 }
1018
1019 free_slab:
1020                 slabs_destroy(cachep, &list);
1021         }
1022         /*
1023          * In the previous loop, all the objects were freed to
1024          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1025          * shrink each nodelist to its limit.
1026          */
1027         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1028                 n = get_node(cachep, node);
1029                 if (!n)
1030                         continue;
1031                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1032         }
1033 }
1034
1035 static int cpuup_prepare(long cpu)
1036 {
1037         struct kmem_cache *cachep;
1038         int node = cpu_to_mem(cpu);
1039         int err;
1040
1041         /*
1042          * We need to do this right in the beginning since
1043          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1044          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1045          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1046          */
1047         err = init_cache_node_node(node);
1048         if (err < 0)
1049                 goto bad;
1050
1051         /*
1052          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1053          * array caches
1054          */
1055         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1056                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1057                 if (err)
1058                         goto bad;
1059         }
1060
1061         return 0;
1062 bad:
1063         cpuup_canceled(cpu);
1064         return -ENOMEM;
1065 }
1066
1067 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1068 {
1069         int err;
1070
1071         mutex_lock(&slab_mutex);
1072         err = cpuup_prepare(cpu);
1073         mutex_unlock(&slab_mutex);
1074         return err;
1075 }
1076
1077 /*
1078  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1079  * offline.
1080  *
1081  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1082  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between cpu_down, and
1083  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1084  * the cpu going down.  The list3 structure is usually allocated from
1085  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1086  */
1087 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1088 {
1089         mutex_lock(&slab_mutex);
1090         cpuup_canceled(cpu);
1091         mutex_unlock(&slab_mutex);
1092         return 0;
1093 }
1094 #endif
1095
1096 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1097 {
1098         start_cpu_timer(cpu);
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1103 {
1104         /*
1105          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1106          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1107          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1108          * timer.
1109          */
1110         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1111         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1112         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1113         return 0;
1114 }
1115
1116 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1117 /*
1118  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1119  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1120  * removed.
1121  *
1122  * Must hold slab_mutex.
1123  */
1124 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1125 {
1126         struct kmem_cache *cachep;
1127         int ret = 0;
1128
1129         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1130                 struct kmem_cache_node *n;
1131
1132                 n = get_node(cachep, node);
1133                 if (!n)
1134                         continue;
1135
1136                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1137
1138                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1139                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1140                         ret = -EBUSY;
1141                         break;
1142                 }
1143         }
1144         return ret;
1145 }
1146
1147 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1148                                         unsigned long action, void *arg)
1149 {
1150         struct memory_notify *mnb = arg;
1151         int ret = 0;
1152         int nid;
1153
1154         nid = mnb->status_change_nid;
1155         if (nid < 0)
1156                 goto out;
1157
1158         switch (action) {
1159         case MEM_GOING_ONLINE:
1160                 mutex_lock(&slab_mutex);
1161                 ret = init_cache_node_node(nid);
1162                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1163                 break;
1164         case MEM_GOING_OFFLINE:
1165                 mutex_lock(&slab_mutex);
1166                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1167                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1168                 break;
1169         case MEM_ONLINE:
1170         case MEM_OFFLINE:
1171         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1172         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1173                 break;
1174         }
1175 out:
1176         return notifier_from_errno(ret);
1177 }
1178 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1179
1180 /*
1181  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1182  */
1183 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1184                                 int nodeid)
1185 {
1186         struct kmem_cache_node *ptr;
1187
1188         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1189         BUG_ON(!ptr);
1190
1191         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1192         /*
1193          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1194          */
1195         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1196
1197         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1198         cachep->node[nodeid] = ptr;
1199 }
1200
1201 /*
1202  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1203  * size of kmem_cache_node.
1204  */
1205 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1206 {
1207         int node;
1208
1209         for_each_online_node(node) {
1210                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1211                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1212                     REAPTIMEOUT_NODE +
1213                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1214         }
1215 }
1216
1217 /*
1218  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1219  * before smp_init().
1220  */
1221 void __init kmem_cache_init(void)
1222 {
1223         int i;
1224
1225         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1226
1227         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1228                 use_alien_caches = 0;
1229
1230         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1231                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1232
1233         /*
1234          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1235          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1236          * not overridden on the command line.
1237          */
1238         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1239                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1240
1241         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1242          * from caches that do not exist yet:
1243          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1244          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1245          *    kmem_cache is statically allocated.
1246          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1247          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1248          *    array at the end of the bootstrap.
1249          * 2) Create the first kmalloc cache.
1250          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1251          *    An __init data area is used for the head array.
1252          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1253          *    head arrays.
1254          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1255          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1256          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1257          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1258          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1259          */
1260
1261         /* 1) create the kmem_cache */
1262
1263         /*
1264          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1265          */
1266         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1267                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1268                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1269                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1270         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1271         memcg_link_cache(kmem_cache);
1272         slab_state = PARTIAL;
1273
1274         /*
1275          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1276          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1277          */
1278         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1279                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name,
1280                                 kmalloc_size(INDEX_NODE), ARCH_KMALLOC_FLAGS,
1281                                 0, kmalloc_size(INDEX_NODE));
1282         slab_state = PARTIAL_NODE;
1283         setup_kmalloc_cache_index_table();
1284
1285         slab_early_init = 0;
1286
1287         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1288         {
1289                 int nid;
1290
1291                 for_each_online_node(nid) {
1292                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1293
1294                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1295                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1296                 }
1297         }
1298
1299         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1300 }
1301
1302 void __init kmem_cache_init_late(void)
1303 {
1304         struct kmem_cache *cachep;
1305
1306         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1307         mutex_lock(&slab_mutex);
1308         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1309                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1310                         BUG();
1311         mutex_unlock(&slab_mutex);
1312
1313         /* Done! */
1314         slab_state = FULL;
1315
1316 #ifdef CONFIG_NUMA
1317         /*
1318          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1319          * node.
1320          */
1321         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1322 #endif
1323
1324         /*
1325          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1326          * of the kernel is not yet operational.
1327          */
1328 }
1329
1330 static int __init cpucache_init(void)
1331 {
1332         int ret;
1333
1334         /*
1335          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1336          */
1337         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1338                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1339         WARN_ON(ret < 0);
1340
1341         return 0;
1342 }
1343 __initcall(cpucache_init);
1344
1345 static noinline void
1346 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1347 {
1348 #if DEBUG
1349         struct kmem_cache_node *n;
1350         unsigned long flags;
1351         int node;
1352         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1353                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1354
1355         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1356                 return;
1357
1358         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1359                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1360         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1361                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1362
1363         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1364                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1365
1366                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1367                 total_slabs = n->total_slabs;
1368                 free_slabs = n->free_slabs;
1369                 free_objs = n->free_objects;
1370                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1371
1372                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1373                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1374                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1375                         total_slabs * cachep->num);
1376         }
1377 #endif
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1382  * kmem_cache_node ->list_lock.
1383  *
1384  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1385  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1386  * would be relatively rare and ignorable.
1387  */
1388 static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1389                                                                 int nodeid)
1390 {
1391         struct page *page;
1392         int nr_pages;
1393
1394         flags |= cachep->allocflags;
1395
1396         page = __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1397         if (!page) {
1398                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1399                 return NULL;
1400         }
1401
1402         if (memcg_charge_slab(page, flags, cachep->gfporder, cachep)) {
1403                 __free_pages(page, cachep->gfporder);
1404                 return NULL;
1405         }
1406
1407         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1408         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1409                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1410         else
1411                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1412
1413         __SetPageSlab(page);
1414         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1415         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
1416                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1417
1418         return page;
1419 }
1420
1421 /*
1422  * Interface to system's page release.
1423  */
1424 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1425 {
1426         int order = cachep->gfporder;
1427         unsigned long nr_freed = (1 << order);
1428
1429         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1430                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_RECLAIMABLE, -nr_freed);
1431         else
1432                 mod_lruvec_page_state(page, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, -nr_freed);
1433
1434         BUG_ON(!PageSlab(page));
1435         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1436         __ClearPageSlab(page);
1437         page_mapcount_reset(page);
1438         page->mapping = NULL;
1439
1440         if (current->reclaim_state)
1441                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1442         memcg_uncharge_slab(page, order, cachep);
1443         __free_pages(page, order);
1444 }
1445
1446 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1447 {
1448         struct kmem_cache *cachep;
1449         struct page *page;
1450
1451         page = container_of(head, struct page, rcu_head);
1452         cachep = page->slab_cache;
1453
1454         kmem_freepages(cachep, page);
1455 }
1456
1457 #if DEBUG
1458 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1459 {
1460         if (debug_pagealloc_enabled() && OFF_SLAB(cachep) &&
1461                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1462                 return true;
1463
1464         return false;
1465 }
1466
1467 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1468 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int map)
1469 {
1470         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1471                 return;
1472
1473         kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1474 }
1475
1476 #else
1477 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1478                                 int map) {}
1479
1480 #endif
1481
1482 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1483 {
1484         int size = cachep->object_size;
1485         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1486
1487         memset(addr, val, size);
1488         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1489 }
1490
1491 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1492 {
1493         int i;
1494         unsigned char error = 0;
1495         int bad_count = 0;
1496
1497         pr_err("%03x: ", offset);
1498         for (i = 0; i < limit; i++) {
1499                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1500                         error = data[offset + i];
1501                         bad_count++;
1502                 }
1503         }
1504         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1505                         &data[offset], limit, 1);
1506
1507         if (bad_count == 1) {
1508                 error ^= POISON_FREE;
1509                 if (!(error & (error - 1))) {
1510                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1511 #ifdef CONFIG_X86
1512                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1513 #else
1514                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1515 #endif
1516                 }
1517         }
1518 }
1519 #endif
1520
1521 #if DEBUG
1522
1523 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1524 {
1525         int i, size;
1526         char *realobj;
1527
1528         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1529                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1530                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1531                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1532         }
1533
1534         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1535                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1536         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1537         size = cachep->object_size;
1538         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1539                 int limit;
1540                 limit = 16;
1541                 if (i + limit > size)
1542                         limit = size - i;
1543                 dump_line(realobj, i, limit);
1544         }
1545 }
1546
1547 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1548 {
1549         char *realobj;
1550         int size, i;
1551         int lines = 0;
1552
1553         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1554                 return;
1555
1556         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1557         size = cachep->object_size;
1558
1559         for (i = 0; i < size; i++) {
1560                 char exp = POISON_FREE;
1561                 if (i == size - 1)
1562                         exp = POISON_END;
1563                 if (realobj[i] != exp) {
1564                         int limit;
1565                         /* Mismatch ! */
1566                         /* Print header */
1567                         if (lines == 0) {
1568                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1569                                        print_tainted(), cachep->name,
1570                                        realobj, size);
1571                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1572                         }
1573                         /* Hexdump the affected line */
1574                         i = (i / 16) * 16;
1575                         limit = 16;
1576                         if (i + limit > size)
1577                                 limit = size - i;
1578                         dump_line(realobj, i, limit);
1579                         i += 16;
1580                         lines++;
1581                         /* Limit to 5 lines */
1582                         if (lines > 5)
1583                                 break;
1584                 }
1585         }
1586         if (lines != 0) {
1587                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1588                  * exist:
1589                  */
1590                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
1591                 unsigned int objnr;
1592
1593                 objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
1594                 if (objnr) {
1595                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr - 1);
1596                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1597                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1598                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1599                 }
1600                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1601                         objp = index_to_obj(cachep, page, objnr + 1);
1602                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1603                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1604                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1605                 }
1606         }
1607 }
1608 #endif
1609
1610 #if DEBUG
1611 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1612                                                 struct page *page)
1613 {
1614         int i;
1615
1616         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1617                 poison_obj(cachep, page->freelist - obj_offset(cachep),
1618                         POISON_FREE);
1619         }
1620
1621         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1622                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
1623
1624                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1625                         check_poison_obj(cachep, objp);
1626                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
1627                 }
1628                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1629                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1630                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1631                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1632                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1633                 }
1634         }
1635 }
1636 #else
1637 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1638                                                 struct page *page)
1639 {
1640 }
1641 #endif
1642
1643 /**
1644  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1645  * @cachep: cache pointer being destroyed
1646  * @page: page pointer being destroyed
1647  *
1648  * Destroy all the objs in a slab page, and release the mem back to the system.
1649  * Before calling the slab page must have been unlinked from the cache. The
1650  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1651  */
1652 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
1653 {
1654         void *freelist;
1655
1656         freelist = page->freelist;
1657         slab_destroy_debugcheck(cachep, page);
1658         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1659                 call_rcu(&page->rcu_head, kmem_rcu_free);
1660         else
1661                 kmem_freepages(cachep, page);
1662
1663         /*
1664          * From now on, we don't use freelist
1665          * although actual page can be freed in rcu context
1666          */
1667         if (OFF_SLAB(cachep))
1668                 kmem_cache_free(cachep->freelist_cache, freelist);
1669 }
1670
1671 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1672 {
1673         struct page *page, *n;
1674
1675         list_for_each_entry_safe(page, n, list, slab_list) {
1676                 list_del(&page->slab_list);
1677                 slab_destroy(cachep, page);
1678         }
1679 }
1680
1681 /**
1682  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1683  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1684  * @size: size of objects to be created in this cache.
1685  * @flags: slab allocation flags
1686  *
1687  * Also calculates the number of objects per slab.
1688  *
1689  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1690  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1691  * towards high-order requests, this should be changed.
1692  *
1693  * Return: number of left-over bytes in a slab
1694  */
1695 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1696                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1697 {
1698         size_t left_over = 0;
1699         int gfporder;
1700
1701         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1702                 unsigned int num;
1703                 size_t remainder;
1704
1705                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1706                 if (!num)
1707                         continue;
1708
1709                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1710                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1711                         break;
1712
1713                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1714                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1715                         size_t freelist_size;
1716
1717                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1718                         freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1719                         if (!freelist_cache)
1720                                 continue;
1721
1722                         /*
1723                          * Needed to avoid possible looping condition
1724                          * in cache_grow_begin()
1725                          */
1726                         if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1727                                 continue;
1728
1729                         /* check if off slab has enough benefit */
1730                         if (freelist_cache->size > cachep->size / 2)
1731                                 continue;
1732                 }
1733
1734                 /* Found something acceptable - save it away */
1735                 cachep->num = num;
1736                 cachep->gfporder = gfporder;
1737                 left_over = remainder;
1738
1739                 /*
1740                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1741                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1742                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1743                  */
1744                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1745                         break;
1746
1747                 /*
1748                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1749                  * currently bad for the gfp()s.
1750                  */
1751                 if (gfporder >= slab_max_order)
1752                         break;
1753
1754                 /*
1755                  * Acceptable internal fragmentation?
1756                  */
1757                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1758                         break;
1759         }
1760         return left_over;
1761 }
1762
1763 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1764                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1765 {
1766         int cpu;
1767         size_t size;
1768         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1769
1770         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1771         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1772
1773         if (!cpu_cache)
1774                 return NULL;
1775
1776         for_each_possible_cpu(cpu) {
1777                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1778                                 entries, batchcount);
1779         }
1780
1781         return cpu_cache;
1782 }
1783
1784 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1785 {
1786         if (slab_state >= FULL)
1787                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1788
1789         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1790         if (!cachep->cpu_cache)
1791                 return 1;
1792
1793         if (slab_state == DOWN) {
1794                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1795                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1796         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1797                 /* For kmem_cache_node */
1798                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1799         } else {
1800                 int node;
1801
1802                 for_each_online_node(node) {
1803                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1804                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1805                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1806                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1807                 }
1808         }
1809
1810         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1811                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1812                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1813
1814         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1815         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1816         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1817         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1818         cachep->batchcount = 1;
1819         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1824         slab_flags_t flags, const char *name,
1825         void (*ctor)(void *))
1826 {
1827         return flags;
1828 }
1829
1830 struct kmem_cache *
1831 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1832                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1833 {
1834         struct kmem_cache *cachep;
1835
1836         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1837         if (cachep) {
1838                 cachep->refcount++;
1839
1840                 /*
1841                  * Adjust the object sizes so that we clear
1842                  * the complete object on kzalloc.
1843                  */
1844                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1845         }
1846         return cachep;
1847 }
1848
1849 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1850                         size_t size, slab_flags_t flags)
1851 {
1852         size_t left;
1853
1854         cachep->num = 0;
1855
1856         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1857                 return false;
1858
1859         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1860                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1861         if (!cachep->num)
1862                 return false;
1863
1864         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1865                 return false;
1866
1867         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1868
1869         return true;
1870 }
1871
1872 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1873                         size_t size, slab_flags_t flags)
1874 {
1875         size_t left;
1876
1877         cachep->num = 0;
1878
1879         /*
1880          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1881          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1882          */
1883         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1884                 return false;
1885
1886         /*
1887          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1888          * off-slab (should allow better packing of objs).
1889          */
1890         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1891         if (!cachep->num)
1892                 return false;
1893
1894         /*
1895          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1896          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1897          */
1898         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1899                 return false;
1900
1901         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1902
1903         return true;
1904 }
1905
1906 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1907                         size_t size, slab_flags_t flags)
1908 {
1909         size_t left;
1910
1911         cachep->num = 0;
1912
1913         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1914         if (!cachep->num)
1915                 return false;
1916
1917         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1918
1919         return true;
1920 }
1921
1922 /**
1923  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1924  * @cachep: cache management descriptor
1925  * @flags: SLAB flags
1926  *
1927  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1928  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
1929  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1930  *
1931  * The flags are
1932  *
1933  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1934  * to catch references to uninitialised memory.
1935  *
1936  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1937  * for buffer overruns.
1938  *
1939  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1940  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1941  * as davem.
1942  *
1943  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1944  */
1945 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1946 {
1947         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1948         gfp_t gfp;
1949         int err;
1950         unsigned int size = cachep->size;
1951
1952 #if DEBUG
1953 #if FORCED_DEBUG
1954         /*
1955          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1956          * large objects, if the increased size would increase the object size
1957          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1958          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1959          */
1960         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1961                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1962                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1963         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1964                 flags |= SLAB_POISON;
1965 #endif
1966 #endif
1967
1968         /*
1969          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1970          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1971          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1972          */
1973         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1974
1975         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1976                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1977                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1978                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1979                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1980         }
1981
1982         /* 3) caller mandated alignment */
1983         if (ralign < cachep->align) {
1984                 ralign = cachep->align;
1985         }
1986         /* disable debug if necessary */
1987         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1988                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1989         /*
1990          * 4) Store it.
1991          */
1992         cachep->align = ralign;
1993         cachep->colour_off = cache_line_size();
1994         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1995         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1996                 cachep->colour_off = cachep->align;
1997
1998         if (slab_is_available())
1999                 gfp = GFP_KERNEL;
2000         else
2001                 gfp = GFP_NOWAIT;
2002
2003 #if DEBUG
2004
2005         /*
2006          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2007          * into align above.
2008          */
2009         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2010                 /* add space for red zone words */
2011                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2012                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2013         }
2014         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2015                 /* user store requires one word storage behind the end of
2016                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2017                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2018                  */
2019                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2020                         size += REDZONE_ALIGN;
2021                 else
2022                         size += BYTES_PER_WORD;
2023         }
2024 #endif
2025
2026         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2027
2028         size = ALIGN(size, cachep->align);
2029         /*
2030          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2031          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2032          */
2033         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2034                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2035
2036 #if DEBUG
2037         /*
2038          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2039          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2040          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2041          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2042          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2043          */
2044         if (debug_pagealloc_enabled() && (flags & SLAB_POISON) &&
2045                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2046                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2047                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2048
2049                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2050                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2051                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2052                                 size = tmp_size;
2053                                 goto done;
2054                         }
2055                 }
2056         }
2057 #endif
2058
2059         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2060                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2061                 goto done;
2062         }
2063
2064         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2065                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2066                 goto done;
2067         }
2068
2069         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2070                 goto done;
2071
2072         return -E2BIG;
2073
2074 done:
2075         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2076         cachep->flags = flags;
2077         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2078         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2079                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2080         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2081                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2082         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2083                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2084         cachep->size = size;
2085         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2086
2087 #if DEBUG
2088         /*
2089          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2090          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2091          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2092          */
2093         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2094                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2095                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2096                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2097 #endif
2098
2099         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2100                 cachep->freelist_cache =
2101                         kmalloc_slab(cachep->freelist_size, 0u);
2102         }
2103
2104         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2105         if (err) {
2106                 __kmem_cache_release(cachep);
2107                 return err;
2108         }
2109
2110         return 0;
2111 }
2112
2113 #if DEBUG
2114 static void check_irq_off(void)
2115 {
2116         BUG_ON(!irqs_disabled());
2117 }
2118
2119 static void check_irq_on(void)
2120 {
2121         BUG_ON(irqs_disabled());
2122 }
2123
2124 static void check_mutex_acquired(void)
2125 {
2126         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2127 }
2128
2129 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2130 {
2131 #ifdef CONFIG_SMP
2132         check_irq_off();
2133         assert_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2134 #endif
2135 }
2136
2137 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2138 {
2139 #ifdef CONFIG_SMP
2140         check_irq_off();
2141         assert_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2142 #endif
2143 }
2144
2145 #else
2146 #define check_irq_off() do { } while(0)
2147 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2148 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2149 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2150 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2151 #endif
2152
2153 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2154                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2155 {
2156         int tofree;
2157
2158         if (!ac || !ac->avail)
2159                 return;
2160
2161         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2162         if (tofree > ac->avail)
2163                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2164
2165         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2166         ac->avail -= tofree;
2167         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2168 }
2169
2170 static void do_drain(void *arg)
2171 {
2172         struct kmem_cache *cachep = arg;
2173         struct array_cache *ac;
2174         int node = numa_mem_id();
2175         struct kmem_cache_node *n;
2176         LIST_HEAD(list);
2177
2178         check_irq_off();
2179         ac = cpu_cache_get(cachep);
2180         n = get_node(cachep, node);
2181         spin_lock(&n->list_lock);
2182         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2183         spin_unlock(&n->list_lock);
2184         slabs_destroy(cachep, &list);
2185         ac->avail = 0;
2186 }
2187
2188 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2189 {
2190         struct kmem_cache_node *n;
2191         int node;
2192         LIST_HEAD(list);
2193
2194         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2195         check_irq_on();
2196         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2197                 if (n->alien)
2198                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2199
2200         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2201                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2202                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2203                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2204
2205                 slabs_destroy(cachep, &list);
2206         }
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Remove slabs from the list of free slabs.
2211  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2212  *
2213  * Returns the actual number of slabs released.
2214  */
2215 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2216                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2217 {
2218         struct list_head *p;
2219         int nr_freed;
2220         struct page *page;
2221
2222         nr_freed = 0;
2223         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2224
2225                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
2226                 p = n->slabs_free.prev;
2227                 if (p == &n->slabs_free) {
2228                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2229                         goto out;
2230                 }
2231
2232                 page = list_entry(p, struct page, slab_list);
2233                 list_del(&page->slab_list);
2234                 n->free_slabs--;
2235                 n->total_slabs--;
2236                 /*
2237                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2238                  * to the cache.
2239                  */
2240                 n->free_objects -= cache->num;
2241                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2242                 slab_destroy(cache, page);
2243                 nr_freed++;
2244         }
2245 out:
2246         return nr_freed;
2247 }
2248
2249 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2250 {
2251         int node;
2252         struct kmem_cache_node *n;
2253
2254         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2255                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2256                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2257                         return false;
2258         return true;
2259 }
2260
2261 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2262 {
2263         int ret = 0;
2264         int node;
2265         struct kmem_cache_node *n;
2266
2267         drain_cpu_caches(cachep);
2268
2269         check_irq_on();
2270         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2271                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2272
2273                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2274                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2275         }
2276         return (ret ? 1 : 0);
2277 }
2278
2279 #ifdef CONFIG_MEMCG
2280 void __kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *cachep)
2281 {
2282         __kmem_cache_shrink(cachep);
2283 }
2284 #endif
2285
2286 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2287 {
2288         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2289 }
2290
2291 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2292 {
2293         int i;
2294         struct kmem_cache_node *n;
2295
2296         cache_random_seq_destroy(cachep);
2297
2298         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2299
2300         /* NUMA: free the node structures */
2301         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2302                 kfree(n->shared);
2303                 free_alien_cache(n->alien);
2304                 kfree(n);
2305                 cachep->node[i] = NULL;
2306         }
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Get the memory for a slab management obj.
2311  *
2312  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2313  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2314  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2315  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2316  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2317  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the disired-size one.
2318  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2319  *
2320  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2321  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2322  */
2323 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2324                                    struct page *page, int colour_off,
2325                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2326 {
2327         void *freelist;
2328         void *addr = page_address(page);
2329
2330         page->s_mem = addr + colour_off;
2331         page->active = 0;
2332
2333         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2334                 freelist = NULL;
2335         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2336                 /* Slab management obj is off-slab. */
2337                 freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
2338                                               local_flags, nodeid);
2339                 if (!freelist)
2340                         return NULL;
2341         } else {
2342                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2343                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2344                                 cachep->freelist_size;
2345         }
2346
2347         return freelist;
2348 }
2349
2350 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct page *page, unsigned int idx)
2351 {
2352         return ((freelist_idx_t *)page->freelist)[idx];
2353 }
2354
2355 static inline void set_free_obj(struct page *page,
2356                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2357 {
2358         ((freelist_idx_t *)(page->freelist))[idx] = val;
2359 }
2360
2361 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2362 {
2363 #if DEBUG
2364         int i;
2365
2366         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2367                 void *objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2368
2369                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2370                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2371
2372                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2373                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2374                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2375                 }
2376                 /*
2377                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2378                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2379                  * They must also be threaded.
2380                  */
2381                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2382                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2383                                                    objp + obj_offset(cachep));
2384                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2385                         kasan_poison_object_data(
2386                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2387                 }
2388
2389                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2390                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2391                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2392                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2393                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2394                 }
2395                 /* need to poison the objs? */
2396                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2397                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2398                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2399                 }
2400         }
2401 #endif
2402 }
2403
2404 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2405 /* Hold information during a freelist initialization */
2406 union freelist_init_state {
2407         struct {
2408                 unsigned int pos;
2409                 unsigned int *list;
2410                 unsigned int count;
2411         };
2412         struct rnd_state rnd_state;
2413 };
2414
2415 /*
2416  * Initialize the state based on the randomization methode available.
2417  * return true if the pre-computed list is available, false otherwize.
2418  */
2419 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2420                                 struct kmem_cache *cachep,
2421                                 unsigned int count)
2422 {
2423         bool ret;
2424         unsigned int rand;
2425
2426         /* Use best entropy available to define a random shift */
2427         rand = get_random_int();
2428
2429         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2430         if (!cachep->random_seq) {
2431                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2432                 ret = false;
2433         } else {
2434                 state->list = cachep->random_seq;
2435                 state->count = count;
2436                 state->pos = rand % count;
2437                 ret = true;
2438         }
2439         return ret;
2440 }
2441
2442 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2443 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2444 {
2445         if (state->pos >= state->count)
2446                 state->pos = 0;
2447         return state->list[state->pos++];
2448 }
2449
2450 /* Swap two freelist entries */
2451 static void swap_free_obj(struct page *page, unsigned int a, unsigned int b)
2452 {
2453         swap(((freelist_idx_t *)page->freelist)[a],
2454                 ((freelist_idx_t *)page->freelist)[b]);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2459  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2460  */
2461 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2462 {
2463         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2464         union freelist_init_state state;
2465         bool precomputed;
2466
2467         if (count < 2)
2468                 return false;
2469
2470         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2471
2472         /* Take a random entry as the objfreelist */
2473         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2474                 if (!precomputed)
2475                         objfreelist = count - 1;
2476                 else
2477                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2478                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, objfreelist) +
2479                                                 obj_offset(cachep);
2480                 count--;
2481         }
2482
2483         /*
2484          * On early boot, generate the list dynamically.
2485          * Later use a pre-computed list for speed.
2486          */
2487         if (!precomputed) {
2488                 for (i = 0; i < count; i++)
2489                         set_free_obj(page, i, i);
2490
2491                 /* Fisher-Yates shuffle */
2492                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2493                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2494                         rand %= (i + 1);
2495                         swap_free_obj(page, i, rand);
2496                 }
2497         } else {
2498                 for (i = 0; i < count; i++)
2499                         set_free_obj(page, i, next_random_slot(&state));
2500         }
2501
2502         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2503                 set_free_obj(page, cachep->num - 1, objfreelist);
2504
2505         return true;
2506 }
2507 #else
2508 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2509                                 struct page *page)
2510 {
2511         return false;
2512 }
2513 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2514
2515 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2516                             struct page *page)
2517 {
2518         int i;
2519         void *objp;
2520         bool shuffled;
2521
2522         cache_init_objs_debug(cachep, page);
2523
2524         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2525         shuffled = shuffle_freelist(cachep, page);
2526
2527         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2528                 page->freelist = index_to_obj(cachep, page, cachep->num - 1) +
2529                                                 obj_offset(cachep);
2530         }
2531
2532         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2533                 objp = index_to_obj(cachep, page, i);
2534                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2535
2536                 /* constructor could break poison info */
2537                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2538                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2539                         cachep->ctor(objp);
2540                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2541                 }
2542
2543                 if (!shuffled)
2544                         set_free_obj(page, i, i);
2545         }
2546 }
2547
2548 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2549 {
2550         void *objp;
2551
2552         objp = index_to_obj(cachep, page, get_free_obj(page, page->active));
2553         page->active++;
2554
2555 #if DEBUG
2556         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2557                 set_store_user_dirty(cachep);
2558 #endif
2559
2560         return objp;
2561 }
2562
2563 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2564                         struct page *page, void *objp)
2565 {
2566         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2567 #if DEBUG
2568         unsigned int i;
2569
2570         /* Verify double free bug */
2571         for (i = page->active; i < cachep->num; i++) {
2572                 if (get_free_obj(page, i) == objnr) {
2573                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2574                                cachep->name, objp);
2575                         BUG();
2576                 }
2577         }
2578 #endif
2579         page->active--;
2580         if (!page->freelist)
2581                 page->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2582
2583         set_free_obj(page, page->active, objnr);
2584 }
2585
2586 /*
2587  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2588  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2589  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2590  */
2591 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct page *page,
2592                            void *freelist)
2593 {
2594         page->slab_cache = cache;
2595         page->freelist = freelist;
2596 }
2597
2598 /*
2599  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2600  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2601  */
2602 static struct page *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2603                                 gfp_t flags, int nodeid)
2604 {
2605         void *freelist;
2606         size_t offset;
2607         gfp_t local_flags;
2608         int page_node;
2609         struct kmem_cache_node *n;
2610         struct page *page;
2611
2612         /*
2613          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2614          * critical path in kmem_cache_alloc().
2615          */
2616         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK)) {
2617                 gfp_t invalid_mask = flags & GFP_SLAB_BUG_MASK;
2618                 flags &= ~GFP_SLAB_BUG_MASK;
2619                 pr_warn("Unexpected gfp: %#x (%pGg). Fixing up to gfp: %#x (%pGg). Fix your code!\n",
2620                                 invalid_mask, &invalid_mask, flags, &flags);
2621                 dump_stack();
2622         }
2623         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2624         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2625
2626         check_irq_off();
2627         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2628                 local_irq_enable();
2629
2630         /*
2631          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2632          * 'nodeid'.
2633          */
2634         page = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2635         if (!page)
2636                 goto failed;
2637
2638         page_node = page_to_nid(page);
2639         n = get_node(cachep, page_node);
2640
2641         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2642         n->colour_next++;
2643         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2644                 n->colour_next = 0;
2645
2646         offset = n->colour_next;
2647         if (offset >= cachep->colour)
2648                 offset = 0;
2649
2650         offset *= cachep->colour_off;
2651
2652         /*
2653          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2654          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2655          * as it should be for slab pages.
2656          */
2657         kasan_poison_slab(page);
2658
2659         /* Get slab management. */
2660         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
2661                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
2662         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2663                 goto opps1;
2664
2665         slab_map_pages(cachep, page, freelist);
2666
2667         cache_init_objs(cachep, page);
2668
2669         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2670                 local_irq_disable();
2671
2672         return page;
2673
2674 opps1:
2675         kmem_freepages(cachep, page);
2676 failed:
2677         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2678                 local_irq_disable();
2679         return NULL;
2680 }
2681
2682 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct page *page)
2683 {
2684         struct kmem_cache_node *n;
2685         void *list = NULL;
2686
2687         check_irq_off();
2688
2689         if (!page)
2690                 return;
2691
2692         INIT_LIST_HEAD(&page->slab_list);
2693         n = get_node(cachep, page_to_nid(page));
2694
2695         spin_lock(&n->list_lock);
2696         n->total_slabs++;
2697         if (!page->active) {
2698                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->slabs_free);
2699                 n->free_slabs++;
2700         } else
2701                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2702
2703         STATS_INC_GROWN(cachep);
2704         n->free_objects += cachep->num - page->active;
2705         spin_unlock(&n->list_lock);
2706
2707         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2708 }
2709
2710 #if DEBUG
2711
2712 /*
2713  * Perform extra freeing checks:
2714  * - detect bad pointers.
2715  * - POISON/RED_ZONE checking
2716  */
2717 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2718 {
2719         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2720                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2721                        (unsigned long)objp);
2722                 BUG();
2723         }
2724 }
2725
2726 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2727 {
2728         unsigned long long redzone1, redzone2;
2729
2730         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2731         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2732
2733         /*
2734          * Redzone is ok.
2735          */
2736         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2737                 return;
2738
2739         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2740                 slab_error(cache, "double free detected");
2741         else
2742                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2743
2744         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2745                obj, redzone1, redzone2);
2746 }
2747
2748 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2749                                    unsigned long caller)
2750 {
2751         unsigned int objnr;
2752         struct page *page;
2753
2754         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2755
2756         objp -= obj_offset(cachep);
2757         kfree_debugcheck(objp);
2758         page = virt_to_head_page(objp);
2759
2760         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2761                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2762                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2763                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2764         }
2765         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
2766                 set_store_user_dirty(cachep);
2767                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2768         }
2769
2770         objnr = obj_to_index(cachep, page, objp);
2771
2772         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2773         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, page, objnr));
2774
2775         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2776                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2777                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2778         }
2779         return objp;
2780 }
2781
2782 #else
2783 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2784 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
2785 #endif
2786
2787 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2788                                                 void **list)
2789 {
2790 #if DEBUG
2791         void *next = *list;
2792         void *objp;
2793
2794         while (next) {
2795                 objp = next - obj_offset(cachep);
2796                 next = *(void **)next;
2797                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2798         }
2799 #endif
2800 }
2801
2802 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2803                                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
2804                                 void **list)
2805 {
2806         /* move slabp to correct slabp list: */
2807         list_del(&page->slab_list);
2808         if (page->active == cachep->num) {
2809                 list_add(&page->slab_list, &n->slabs_full);
2810                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2811 #if DEBUG
2812                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2813                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2814                                 void **objp = page->freelist;
2815
2816                                 *objp = *list;
2817                                 *list = objp;
2818                         }
2819 #endif
2820                         page->freelist = NULL;
2821                 }
2822         } else
2823                 list_add(&page->slab_list, &n->slabs_partial);
2824 }
2825
2826 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2827 static noinline struct page *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2828                                         struct page *page, bool pfmemalloc)
2829 {
2830         if (!page)
2831                 return NULL;
2832
2833         if (pfmemalloc)
2834                 return page;
2835
2836         if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2837                 return page;
2838
2839         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2840         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2841                 ClearPageSlabPfmemalloc(page);
2842                 return page;
2843         }
2844
2845         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2846         list_del(&page->slab_list);
2847         if (!page->active) {
2848                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->slabs_free);
2849                 n->free_slabs++;
2850         } else
2851                 list_add_tail(&page->slab_list, &n->slabs_partial);
2852
2853         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, slab_list) {
2854                 if (!PageSlabPfmemalloc(page))
2855                         return page;
2856         }
2857
2858         n->free_touched = 1;
2859         list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, slab_list) {
2860                 if (!PageSlabPfmemalloc(page)) {
2861                         n->free_slabs--;
2862                         return page;
2863                 }
2864         }
2865
2866         return NULL;
2867 }
2868
2869 static struct page *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2870 {
2871         struct page *page;
2872
2873         assert_spin_locked(&n->list_lock);
2874         page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct page,
2875                                         slab_list);
2876         if (!page) {
2877                 n->free_touched = 1;
2878                 page = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct page,
2879                                                 slab_list);
2880                 if (page)
2881                         n->free_slabs--;
2882         }
2883
2884         if (sk_memalloc_socks())
2885                 page = get_valid_first_slab(n, page, pfmemalloc);
2886
2887         return page;
2888 }
2889
2890 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2891                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2892 {
2893         struct page *page;
2894         void *obj;
2895         void *list = NULL;
2896
2897         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2898                 return NULL;
2899
2900         spin_lock(&n->list_lock);
2901         page = get_first_slab(n, true);
2902         if (!page) {
2903                 spin_unlock(&n->list_lock);
2904                 return NULL;
2905         }
2906
2907         obj = slab_get_obj(cachep, page);
2908         n->free_objects--;
2909
2910         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2911
2912         spin_unlock(&n->list_lock);
2913         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2914
2915         return obj;
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2920  * or cache_grow_end() for new slab
2921  */
2922 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2923                 struct array_cache *ac, struct page *page, int batchcount)
2924 {
2925         /*
2926          * There must be at least one object available for
2927          * allocation.
2928          */
2929         BUG_ON(page->active >= cachep->num);
2930
2931         while (page->active < cachep->num && batchcount--) {
2932                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2933                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2934                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2935
2936                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, page);
2937         }
2938
2939         return batchcount;
2940 }
2941
2942 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2943 {
2944         int batchcount;
2945         struct kmem_cache_node *n;
2946         struct array_cache *ac, *shared;
2947         int node;
2948         void *list = NULL;
2949         struct page *page;
2950
2951         check_irq_off();
2952         node = numa_mem_id();
2953
2954         ac = cpu_cache_get(cachep);
2955         batchcount = ac->batchcount;
2956         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2957                 /*
2958                  * If there was little recent activity on this cache, then
2959                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2960                  * refill bouncing.
2961                  */
2962                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2963         }
2964         n = get_node(cachep, node);
2965
2966         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2967         shared = READ_ONCE(n->shared);
2968         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2969                 goto direct_grow;
2970
2971         spin_lock(&n->list_lock);
2972         shared = READ_ONCE(n->shared);
2973
2974         /* See if we can refill from the shared array */
2975         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2976                 shared->touched = 1;
2977                 goto alloc_done;
2978         }
2979
2980         while (batchcount > 0) {
2981                 /* Get slab alloc is to come from. */
2982                 page = get_first_slab(n, false);
2983                 if (!page)
2984                         goto must_grow;
2985
2986                 check_spinlock_acquired(cachep);
2987
2988                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
2989                 fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
2990         }
2991
2992 must_grow:
2993         n->free_objects -= ac->avail;
2994 alloc_done:
2995         spin_unlock(&n->list_lock);
2996         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2997
2998 direct_grow:
2999         if (unlikely(!ac->avail)) {
3000                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
3001                 if (sk_memalloc_socks()) {
3002                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
3003
3004                         if (obj)
3005                                 return obj;
3006                 }
3007
3008                 page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
3009
3010                 /*
3011                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
3012                  * then ac could change.
3013                  */
3014                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3015                 if (!ac->avail && page)
3016                         alloc_block(cachep, ac, page, batchcount);
3017                 cache_grow_end(cachep, page);
3018
3019                 if (!ac->avail)
3020                         return NULL;
3021         }
3022         ac->touched = 1;
3023
3024         return ac->entry[--ac->avail];
3025 }
3026
3027 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3028                                                 gfp_t flags)
3029 {
3030         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
3031 }
3032
3033 #if DEBUG
3034 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3035                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
3036 {
3037         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
3038         if (!objp)
3039                 return objp;
3040         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3041                 check_poison_obj(cachep, objp);
3042                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
3043                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3044         }
3045         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3046                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
3047
3048         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3049                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3050                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3051                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
3052                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3053                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3054                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
3055                 }
3056                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3057                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3058         }
3059
3060         objp += obj_offset(cachep);
3061         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3062                 cachep->ctor(objp);
3063         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3064             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3065                 pr_err("0x%px: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3066                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3067         }
3068         return objp;
3069 }
3070 #else
3071 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3072 #endif
3073
3074 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3075 {
3076         void *objp;
3077         struct array_cache *ac;
3078
3079         check_irq_off();
3080
3081         ac = cpu_cache_get(cachep);
3082         if (likely(ac->avail)) {
3083                 ac->touched = 1;
3084                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3085
3086                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3087                 goto out;
3088         }
3089
3090         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3091         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3092         /*
3093          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3094          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3095          */
3096         ac = cpu_cache_get(cachep);
3097
3098 out:
3099         /*
3100          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3101          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3102          * treat the array pointers as a reference to the object.
3103          */
3104         if (objp)
3105                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3106         return objp;
3107 }
3108
3109 #ifdef CONFIG_NUMA
3110 /*
3111  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3112  *
3113  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3114  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3115  */
3116 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3117 {
3118         int nid_alloc, nid_here;
3119
3120         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3121                 return NULL;
3122         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3123         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3124                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3125         else if (current->mempolicy)
3126                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3127         if (nid_alloc != nid_here)
3128                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3129         return NULL;
3130 }
3131
3132 /*
3133  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3134  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3135  * available node for available objects. If that fails then we
3136  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3137  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3138  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3139  */
3140 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3141 {
3142         struct zonelist *zonelist;
3143         struct zoneref *z;
3144         struct zone *zone;
3145         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3146         void *obj = NULL;
3147         struct page *page;
3148         int nid;
3149         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3150
3151         if (flags & __GFP_THISNODE)
3152                 return NULL;
3153
3154 retry_cpuset:
3155         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3156         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3157
3158 retry:
3159         /*
3160          * Look through allowed nodes for objects available
3161          * from existing per node queues.
3162          */
3163         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3164                 nid = zone_to_nid(zone);
3165
3166                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3167                         get_node(cache, nid) &&
3168                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3169                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3170                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3171                                 if (obj)
3172                                         break;
3173                 }
3174         }
3175
3176         if (!obj) {
3177                 /*
3178                  * This allocation will be performed within the constraints
3179                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3180                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3181                  * set and go into memory reserves if necessary.
3182                  */
3183                 page = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3184                 cache_grow_end(cache, page);
3185                 if (page) {
3186                         nid = page_to_nid(page);
3187                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3188                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3189
3190                         /*
3191                          * Another processor may allocate the objects in
3192                          * the slab since we are not holding any locks.
3193                          */
3194                         if (!obj)
3195                                 goto retry;
3196                 }
3197         }
3198
3199         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3200                 goto retry_cpuset;
3201         return obj;
3202 }
3203
3204 /*
3205  * A interface to enable slab creation on nodeid
3206  */
3207 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3208                                 int nodeid)
3209 {
3210         struct page *page;
3211         struct kmem_cache_node *n;
3212         void *obj = NULL;
3213         void *list = NULL;
3214
3215         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3216         n = get_node(cachep, nodeid);
3217         BUG_ON(!n);
3218
3219         check_irq_off();
3220         spin_lock(&n->list_lock);
3221         page = get_first_slab(n, false);
3222         if (!page)
3223                 goto must_grow;
3224
3225         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3226
3227         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3228         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3229         STATS_SET_HIGH(cachep);
3230
3231         BUG_ON(page->active == cachep->num);
3232
3233         obj = slab_get_obj(cachep, page);
3234         n->free_objects--;
3235
3236         fixup_slab_list(cachep, n, page, &list);
3237
3238         spin_unlock(&n->list_lock);
3239         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3240         return obj;
3241
3242 must_grow:
3243         spin_unlock(&n->list_lock);
3244         page = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3245         if (page) {
3246                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3247                 obj = slab_get_obj(cachep, page);
3248         }
3249         cache_grow_end(cachep, page);
3250
3251         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3252 }
3253
3254 static __always_inline void *
3255 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3256                    unsigned long caller)
3257 {
3258         unsigned long save_flags;
3259         void *ptr;
3260         int slab_node = numa_mem_id();
3261
3262         flags &= gfp_allowed_mask;
3263         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3264         if (unlikely(!cachep))
3265                 return NULL;
3266
3267         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3268         local_irq_save(save_flags);
3269
3270         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3271                 nodeid = slab_node;
3272
3273         if (unlikely(!get_node(cachep, nodeid))) {
3274                 /* Node not bootstrapped yet */
3275                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3276                 goto out;
3277         }
3278
3279         if (nodeid == slab_node) {
3280                 /*
3281                  * Use the locally cached objects if possible.
3282                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3283                  * to other nodes. It may fail while we still have
3284                  * objects on other nodes available.
3285                  */
3286                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3287                 if (ptr)
3288                         goto out;
3289         }
3290         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3291         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3292   out:
3293         local_irq_restore(save_flags);
3294         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3295
3296         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && ptr)
3297                 memset(ptr, 0, cachep->object_size);
3298
3299         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &ptr);
3300         return ptr;
3301 }
3302
3303 static __always_inline void *
3304 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3305 {
3306         void *objp;
3307
3308         if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3309                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3310                 if (objp)
3311                         goto out;
3312         }
3313         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3314
3315         /*
3316          * We may just have run out of memory on the local node.
3317          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3318          */
3319         if (!objp)
3320                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3321
3322   out:
3323         return objp;
3324 }
3325 #else
3326
3327 static __always_inline void *
3328 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3329 {
3330         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3331 }
3332
3333 #endif /* CONFIG_NUMA */
3334
3335 static __always_inline void *
3336 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, unsigned long caller)
3337 {
3338         unsigned long save_flags;
3339         void *objp;
3340
3341         flags &= gfp_allowed_mask;
3342         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, flags);
3343         if (unlikely(!cachep))
3344                 return NULL;
3345
3346         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3347         local_irq_save(save_flags);
3348         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3349         local_irq_restore(save_flags);
3350         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3351         prefetchw(objp);
3352
3353         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO) && objp)
3354                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3355
3356         slab_post_alloc_hook(cachep, flags, 1, &objp);
3357         return objp;
3358 }
3359
3360 /*
3361  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3362  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3363  */
3364 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3365                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3366 {
3367         int i;
3368         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3369         struct page *page;
3370
3371         n->free_objects += nr_objects;
3372
3373         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3374                 void *objp;
3375                 struct page *page;
3376
3377                 objp = objpp[i];
3378
3379                 page = virt_to_head_page(objp);
3380                 list_del(&page->slab_list);
3381                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3382                 slab_put_obj(cachep, page, objp);
3383                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3384
3385                 /* fixup slab chains */
3386                 if (page->active == 0) {
3387                         list_add(&page->slab_list, &n->slabs_free);
3388                         n->free_slabs++;
3389                 } else {
3390                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3391                          * partial list on free - maximum time for the
3392                          * other objects to be freed, too.
3393                          */
3394                         list_add_tail(&page->slab_list, &n->slabs_partial);
3395                 }
3396         }
3397
3398         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3399                 n->free_objects -= cachep->num;
3400
3401                 page = list_last_entry(&n->slabs_free, struct page, slab_list);
3402                 list_move(&page->slab_list, list);
3403                 n->free_slabs--;
3404                 n->total_slabs--;
3405         }
3406 }
3407
3408 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3409 {
3410         int batchcount;
3411         struct kmem_cache_node *n;
3412         int node = numa_mem_id();
3413         LIST_HEAD(list);
3414
3415         batchcount = ac->batchcount;
3416
3417         check_irq_off();
3418         n = get_node(cachep, node);
3419         spin_lock(&n->list_lock);
3420         if (n->shared) {
3421                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3422                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3423                 if (max) {
3424                         if (batchcount > max)
3425                                 batchcount = max;
3426                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3427                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3428                         shared_array->avail += batchcount;
3429                         goto free_done;
3430                 }
3431         }
3432
3433         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3434 free_done:
3435 #if STATS
3436         {
3437                 int i = 0;
3438                 struct page *page;
3439
3440                 list_for_each_entry(page, &n->slabs_free, slab_list) {
3441                         BUG_ON(page->active);
3442
3443                         i++;
3444                 }
3445                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3446         }
3447 #endif
3448         spin_unlock(&n->list_lock);
3449         slabs_destroy(cachep, &list);
3450         ac->avail -= batchcount;
3451         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3452 }
3453
3454 /*
3455  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3456  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3457  */
3458 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3459                                          unsigned long caller)
3460 {
3461         /* Put the object into the quarantine, don't touch it for now. */
3462         if (kasan_slab_free(cachep, objp, _RET_IP_))
3463                 return;
3464
3465         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3466 }
3467
3468 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3469                 unsigned long caller)
3470 {
3471         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3472
3473         check_irq_off();
3474         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3475         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3476
3477         /*
3478          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3479          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3480          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3481          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3482          * the cache.
3483          */
3484         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3485                 return;
3486
3487         if (ac->avail < ac->limit) {
3488                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3489         } else {
3490                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3491                 cache_flusharray(cachep, ac);
3492         }
3493
3494         if (sk_memalloc_socks()) {
3495                 struct page *page = virt_to_head_page(objp);
3496
3497                 if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page))) {
3498                         cache_free_pfmemalloc(cachep, page, objp);
3499                         return;
3500                 }
3501         }
3502
3503         ac->entry[ac->avail++] = objp;
3504 }
3505
3506 /**
3507  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3508  * @cachep: The cache to allocate from.
3509  * @flags: See kmalloc().
3510  *
3511  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3512  * if the cache has no available objects.
3513  *
3514  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3515  */
3516 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3517 {
3518         void *ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3519
3520         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3521                                cachep->object_size, cachep->size, flags);
3522
3523         return ret;
3524 }
3525 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3526
3527 static __always_inline void
3528 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3529                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3530 {
3531         size_t i;
3532
3533         for (i = 0; i < size; i++)
3534                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3535 }
3536
3537 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3538                           void **p)
3539 {
3540         size_t i;
3541
3542         s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
3543         if (!s)
3544                 return 0;
3545
3546         cache_alloc_debugcheck_before(s, flags);
3547
3548         local_irq_disable();
3549         for (i = 0; i < size; i++) {
3550                 void *objp = __do_cache_alloc(s, flags);
3551
3552                 if (unlikely(!objp))
3553                         goto error;
3554                 p[i] = objp;
3555         }
3556         local_irq_enable();
3557
3558         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3559
3560         /* Clear memory outside IRQ disabled section */
3561         if (unlikely(flags & __GFP_ZERO))
3562                 for (i = 0; i < size; i++)
3563                         memset(p[i], 0, s->object_size);
3564
3565         slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
3566         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3567         return size;
3568 error:
3569         local_irq_enable();
3570         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3571         slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
3572         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3573         return 0;
3574 }
3575 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3576
3577 #ifdef CONFIG_TRACING
3578 void *
3579 kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, size_t size)
3580 {
3581         void *ret;
3582
3583         ret = slab_alloc(cachep, flags, _RET_IP_);
3584
3585         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3586         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3587                       size, cachep->size, flags);
3588         return ret;
3589 }
3590 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3591 #endif
3592
3593 #ifdef CONFIG_NUMA
3594 /**
3595  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3596  * @cachep: The cache to allocate from.
3597  * @flags: See kmalloc().
3598  * @nodeid: node number of the target node.
3599  *
3600  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3601  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3602  *
3603  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3604  *
3605  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3606  */
3607 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3608 {
3609         void *ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3610
3611         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3612                                     cachep->object_size, cachep->size,
3613                                     flags, nodeid);
3614
3615         return ret;
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3618
3619 #ifdef CONFIG_TRACING
3620 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *cachep,
3621                                   gfp_t flags,
3622                                   int nodeid,
3623                                   size_t size)
3624 {
3625         void *ret;
3626
3627         ret = slab_alloc_node(cachep, flags, nodeid, _RET_IP_);
3628
3629         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3630         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3631                            size, cachep->size,
3632                            flags, nodeid);
3633         return ret;
3634 }
3635 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3636 #endif
3637
3638 static __always_inline void *
3639 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, unsigned long caller)
3640 {
3641         struct kmem_cache *cachep;
3642         void *ret;
3643
3644         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3645                 return NULL;
3646         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3647         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3648                 return cachep;
3649         ret = kmem_cache_alloc_node_trace(cachep, flags, node, size);
3650         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3651
3652         return ret;
3653 }
3654
3655 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3656 {
3657         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, _RET_IP_);
3658 }
3659 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3660
3661 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3662                 int node, unsigned long caller)
3663 {
3664         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, caller);
3665 }
3666 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3667 #endif /* CONFIG_NUMA */
3668
3669 /**
3670  * __do_kmalloc - allocate memory
3671  * @size: how many bytes of memory are required.
3672  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3673  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3674  *
3675  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
3676  */
3677 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3678                                           unsigned long caller)
3679 {
3680         struct kmem_cache *cachep;
3681         void *ret;
3682
3683         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3684                 return NULL;
3685         cachep = kmalloc_slab(size, flags);
3686         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3687                 return cachep;
3688         ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);
3689
3690         ret = kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);
3691         trace_kmalloc(caller, ret,
3692                       size, cachep->size, flags);
3693
3694         return ret;
3695 }
3696
3697 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3698 {
3699         return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
3700 }
3701 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3702
3703 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3704 {
3705         return __do_kmalloc(size, flags, caller);
3706 }
3707 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3708
3709 /**
3710  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3711  * @cachep: The cache the allocation was from.
3712  * @objp: The previously allocated object.
3713  *
3714  * Free an object which was previously allocated from this
3715  * cache.
3716  */
3717 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3718 {
3719         unsigned long flags;
3720         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3721         if (!cachep)
3722                 return;
3723
3724         local_irq_save(flags);
3725         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3726         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3727                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3728         __cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3729         local_irq_restore(flags);
3730
3731         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3732 }
3733 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3734
3735 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3736 {
3737         struct kmem_cache *s;
3738         size_t i;
3739
3740         local_irq_disable();
3741         for (i = 0; i < size; i++) {
3742                 void *objp = p[i];
3743
3744                 if (!orig_s) /* called via kfree_bulk */
3745                         s = virt_to_cache(objp);
3746                 else
3747                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3748
3749                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3750                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3751                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3752
3753                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3754         }
3755         local_irq_enable();
3756
3757         /* FIXME: add tracing */
3758 }
3759 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3760
3761 /**
3762  * kfree - free previously allocated memory
3763  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3764  *
3765  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3766  *
3767  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3768  * or you will run into trouble.
3769  */
3770 void kfree(const void *objp)
3771 {
3772         struct kmem_cache *c;
3773         unsigned long flags;
3774
3775         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3776
3777         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3778                 return;
3779         local_irq_save(flags);
3780         kfree_debugcheck(objp);
3781         c = virt_to_cache(objp);
3782         debug_check_no_locks_freed(objp, c->object_size);
3783
3784         debug_check_no_obj_freed(objp, c->object_size);
3785         __cache_free(c, (void *)objp, _RET_IP_);
3786         local_irq_restore(flags);
3787 }
3788 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3789
3790 /*
3791  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3792  */
3793 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3794 {
3795         int ret;
3796         int node;
3797         struct kmem_cache_node *n;
3798
3799         for_each_online_node(node) {
3800                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3801                 if (ret)
3802                         goto fail;
3803
3804         }
3805
3806         return 0;
3807
3808 fail:
3809         if (!cachep->list.next) {
3810                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3811                 node--;
3812                 while (node >= 0) {
3813                         n = get_node(cachep, node);
3814                         if (n) {
3815                                 kfree(n->shared);
3816                                 free_alien_cache(n->alien);
3817                                 kfree(n);
3818                                 cachep->node[node] = NULL;
3819                         }
3820                         node--;
3821                 }
3822         }
3823         return -ENOMEM;
3824 }
3825
3826 /* Always called with the slab_mutex held */
3827 static int __do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3828                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3829 {
3830         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3831         int cpu;
3832
3833         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3834         if (!cpu_cache)
3835                 return -ENOMEM;
3836
3837         prev = cachep->cpu_cache;
3838         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3839         /*
3840          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3841          * cpus, so skip the IPIs.
3842          */
3843         if (prev)
3844                 kick_all_cpus_sync();
3845
3846         check_irq_on();
3847         cachep->batchcount = batchcount;
3848         cachep->limit = limit;
3849         cachep->shared = shared;
3850
3851         if (!prev)
3852                 goto setup_node;
3853
3854         for_each_online_cpu(cpu) {
3855                 LIST_HEAD(list);
3856                 int node;
3857                 struct kmem_cache_node *n;
3858                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3859
3860                 node = cpu_to_mem(cpu);
3861                 n = get_node(cachep, node);
3862                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
3863                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3864                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3865                 slabs_destroy(cachep, &list);
3866         }
3867         free_percpu(prev);
3868
3869 setup_node:
3870         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3871 }
3872
3873 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3874                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3875 {
3876         int ret;
3877         struct kmem_cache *c;
3878
3879         ret = __do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3880
3881         if (slab_state < FULL)
3882                 return ret;
3883
3884         if ((ret < 0) || !is_root_cache(cachep))
3885                 return ret;
3886
3887         lockdep_assert_held(&slab_mutex);
3888         for_each_memcg_cache(c, cachep) {
3889                 /* return value determined by the root cache only */
3890                 __do_tune_cpucache(c, limit, batchcount, shared, gfp);
3891         }
3892
3893         return ret;
3894 }
3895
3896 /* Called with slab_mutex held always */
3897 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3898 {
3899         int err;
3900         int limit = 0;
3901         int shared = 0;
3902         int batchcount = 0;
3903
3904         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3905         if (err)
3906                 goto end;
3907
3908         if (!is_root_cache(cachep)) {
3909                 struct kmem_cache *root = memcg_root_cache(cachep);
3910                 limit = root->limit;
3911                 shared = root->shared;
3912                 batchcount = root->batchcount;
3913         }
3914
3915         if (limit && shared && batchcount)
3916                 goto skip_setup;
3917         /*
3918          * The head array serves three purposes:
3919          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3920          * - reduce the number of spinlock operations.
3921          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3922          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3923          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3924          * Bonwick.
3925          */
3926         if (cachep->size > 131072)
3927                 limit = 1;
3928         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3929                 limit = 8;
3930         else if (cachep->size > 1024)
3931                 limit = 24;
3932         else if (cachep->size > 256)
3933                 limit = 54;
3934         else
3935                 limit = 120;
3936
3937         /*
3938          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3939          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3940          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3941          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3942          * replaces Bonwick's magazine layer.
3943          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3944          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3945          */
3946         shared = 0;
3947         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3948                 shared = 8;
3949
3950 #if DEBUG
3951         /*
3952          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3953          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3954          */
3955         if (limit > 32)
3956                 limit = 32;
3957 #endif
3958         batchcount = (limit + 1) / 2;
3959 skip_setup:
3960         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3961 end:
3962         if (err)
3963                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3964                        cachep->name, -err);
3965         return err;
3966 }
3967
3968 /*
3969  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3970  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3971  * if drain_array() is used on the shared array.
3972  */
3973 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3974                          struct array_cache *ac, int node)
3975 {
3976         LIST_HEAD(list);
3977
3978         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3979         check_mutex_acquired();
3980
3981         if (!ac || !ac->avail)
3982                 return;
3983
3984         if (ac->touched) {
3985                 ac->touched = 0;
3986                 return;
3987         }
3988
3989         spin_lock_irq(&n->list_lock);
3990         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3991         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3992
3993         slabs_destroy(cachep, &list);
3994 }
3995
3996 /**
3997  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3998  * @w: work descriptor
3999  *
4000  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4001  * Purpose:
4002  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4003  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4004  *
4005  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4006  * again on the next iteration.
4007  */
4008 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4009 {
4010         struct kmem_cache *searchp;
4011         struct kmem_cache_node *n;
4012         int node = numa_mem_id();
4013         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4014
4015         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
4016                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4017                 goto out;
4018
4019         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
4020                 check_irq_on();
4021
4022                 /*
4023                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
4024                  * have established with reasonable certainty that
4025                  * we can do some work if the lock was obtained.
4026                  */
4027                 n = get_node(searchp, node);
4028
4029                 reap_alien(searchp, n);
4030
4031                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
4032
4033                 /*
4034                  * These are racy checks but it does not matter
4035                  * if we skip one check or scan twice.
4036                  */
4037                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
4038                         goto next;
4039
4040                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
4041
4042                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
4043
4044                 if (n->free_touched)
4045                         n->free_touched = 0;
4046                 else {
4047                         int freed;
4048
4049                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
4050                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4051                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4052                 }
4053 next:
4054                 cond_resched();
4055         }
4056         check_irq_on();
4057         mutex_unlock(&slab_mutex);
4058         next_reap_node();
4059 out:
4060         /* Set up the next iteration */
4061         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
4062                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
4063 }
4064
4065 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
4066 {
4067         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
4068         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
4069         unsigned long free_slabs = 0;
4070         int node;
4071         struct kmem_cache_node *n;
4072
4073         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4074                 check_irq_on();
4075                 spin_lock_irq(&n->list_lock);
4076
4077                 total_slabs += n->total_slabs;
4078                 free_slabs += n->free_slabs;
4079                 free_objs += n->free_objects;
4080
4081                 if (n->shared)
4082                         shared_avail += n->shared->avail;
4083
4084                 spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4085         }
4086         num_objs = total_slabs * cachep->num;
4087         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
4088         active_objs = num_objs - free_objs;
4089
4090         sinfo->active_objs = active_objs;
4091         sinfo->num_objs = num_objs;
4092         sinfo->active_slabs = active_slabs;
4093         sinfo->num_slabs = total_slabs;
4094         sinfo->shared_avail = shared_avail;
4095         sinfo->limit = cachep->limit;
4096         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
4097         sinfo->shared = cachep->shared;
4098         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
4099         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
4100 }
4101
4102 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
4103 {
4104 #if STATS
4105         {                       /* node stats */
4106                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4107                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4108                 unsigned long grown = cachep->grown;
4109                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4110                 unsigned long errors = cachep->errors;
4111                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4112                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4113                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4114                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4115
4116                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4117                            allocs, high, grown,
4118                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4119                            node_frees, overflows);
4120         }
4121         /* cpu stats */
4122         {
4123                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4124                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4125                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4126                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4127
4128                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4129                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4130         }
4131 #endif
4132 }
4133
4134 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4135 /**
4136  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4137  * @file: unused
4138  * @buffer: user buffer
4139  * @count: data length
4140  * @ppos: unused
4141  *
4142  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
4143  */
4144 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4145                        size_t count, loff_t *ppos)
4146 {
4147         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4148         int limit, batchcount, shared, res;
4149         struct kmem_cache *cachep;
4150
4151         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4152                 return -EINVAL;
4153         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4154                 return -EFAULT;
4155         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4156
4157         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4158         if (!tmp)
4159                 return -EINVAL;
4160         *tmp = '\0';
4161         tmp++;
4162         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4163                 return -EINVAL;
4164
4165         /* Find the cache in the chain of caches. */
4166         mutex_lock(&slab_mutex);
4167         res = -EINVAL;
4168         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
4169                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4170                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4171                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4172                                 res = 0;
4173                         } else {
4174                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4175                                                        batchcount, shared,
4176                                                        GFP_KERNEL);
4177                         }
4178                         break;
4179                 }
4180         }
4181         mutex_unlock(&slab_mutex);
4182         if (res >= 0)
4183                 res = count;
4184         return res;
4185 }
4186
4187 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4188
4189 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4190 {
4191         unsigned long *p;
4192         int l;
4193         if (!v)
4194                 return 1;
4195         l = n[1];
4196         p = n + 2;
4197         while (l) {
4198                 int i = l/2;
4199                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4200                 if (*q == v) {
4201                         q[1]++;
4202                         return 1;
4203                 }
4204                 if (*q > v) {
4205                         l = i;
4206                 } else {
4207                         p = q + 2;
4208                         l -= i + 1;
4209                 }
4210         }
4211         if (++n[1] == n[0])
4212                 return 0;
4213         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4214         p[0] = v;
4215         p[1] = 1;
4216         return 1;
4217 }
4218
4219 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c,
4220                                                 struct page *page)
4221 {
4222         void *p;
4223         int i, j;
4224         unsigned long v;
4225
4226         if (n[0] == n[1])
4227                 return;
4228         for (i = 0, p = page->s_mem; i < c->num; i++, p += c->size) {
4229                 bool active = true;
4230
4231                 for (j = page->active; j < c->num; j++) {
4232                         if (get_free_obj(page, j) == i) {
4233                                 active = false;
4234                                 break;
4235                         }
4236                 }
4237
4238                 if (!active)
4239                         continue;
4240
4241                 /*
4242                  * probe_kernel_read() is used for DEBUG_PAGEALLOC. page table
4243                  * mapping is established when actual object allocation and
4244                  * we could mistakenly access the unmapped object in the cpu
4245                  * cache.
4246                  */
4247                 if (probe_kernel_read(&v, dbg_userword(c, p), sizeof(v)))
4248                         continue;
4249
4250                 if (!add_caller(n, v))
4251                         return;
4252         }
4253 }
4254
4255 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4256 {
4257 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4258         unsigned long offset, size;
4259         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4260
4261         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4262                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4263                 if (modname[0])
4264                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4265                 return;
4266         }
4267 #endif
4268         seq_printf(m, "%px", (void *)address);
4269 }
4270
4271 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4272 {
4273         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache,
4274                                                root_caches_node);
4275         struct page *page;
4276         struct kmem_cache_node *n;
4277         const char *name;
4278         unsigned long *x = m->private;
4279         int node;
4280         int i;
4281
4282         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4283                 return 0;
4284         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4285                 return 0;
4286
4287         /*
4288          * Set store_user_clean and start to grab stored user information
4289          * for all objects on this cache. If some alloc/free requests comes
4290          * during the processing, information would be wrong so restart
4291          * whole processing.
4292          */
4293         do {
4294                 drain_cpu_caches(cachep);
4295                 /*
4296                  * drain_cpu_caches() could make kmemleak_object and
4297                  * debug_objects_cache dirty, so reset afterwards.
4298                  */
4299                 set_store_user_clean(cachep);
4300
4301                 x[1] = 0;
4302
4303                 for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
4304
4305                         check_irq_on();
4306                         spin_lock_irq(&n->list_lock);
4307
4308                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_full, slab_list)
4309                                 handle_slab(x, cachep, page);
4310                         list_for_each_entry(page, &n->slabs_partial, slab_list)
4311                                 handle_slab(x, cachep, page);
4312                         spin_unlock_irq(&n->list_lock);
4313                 }
4314         } while (!is_store_user_clean(cachep));
4315
4316         name = cachep->name;
4317         if (x[0] == x[1]) {
4318                 /* Increase the buffer size */
4319                 mutex_unlock(&slab_mutex);
4320                 m->private = kcalloc(x[0] * 4, sizeof(unsigned long),
4321                                      GFP_KERNEL);
4322                 if (!m->private) {
4323                         /* Too bad, we are really out */
4324                         m->private = x;
4325                         mutex_lock(&slab_mutex);
4326                         return -ENOMEM;
4327                 }
4328                 *(unsigned long *)m->private = x[0] * 2;
4329                 kfree(x);
4330                 mutex_lock(&slab_mutex);
4331                 /* Now make sure this entry will be retried */
4332                 m->count = m->size;
4333                 return 0;
4334         }
4335         for (i = 0; i < x[1]; i++) {
4336                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, x[2*i+3]);
4337                 show_symbol(m, x[2*i+2]);
4338                 seq_putc(m, '\n');
4339         }
4340
4341         return 0;
4342 }
4343
4344 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4345         .start = slab_start,
4346         .next = slab_next,
4347         .stop = slab_stop,
4348         .show = leaks_show,
4349 };
4350
4351 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4352 {
4353         unsigned long *n;
4354
4355         n = __seq_open_private(file, &slabstats_op, PAGE_SIZE);
4356         if (!n)
4357                 return -ENOMEM;
4358
4359         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4360
4361         return 0;
4362 }
4363
4364 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4365         .open           = slabstats_open,
4366         .read           = seq_read,
4367         .llseek         = seq_lseek,
4368         .release        = seq_release_private,
4369 };
4370 #endif
4371
4372 static int __init slab_proc_init(void)
4373 {
4374 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4375         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4376 #endif
4377         return 0;
4378 }
4379 module_init(slab_proc_init);
4380
4381 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4382 /*
4383  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4384  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4385  * cache's usercopy region.
4386  *
4387  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4388  * to indicate an error.
4389  */
4390 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n, struct page *page,
4391                          bool to_user)
4392 {
4393         struct kmem_cache *cachep;
4394         unsigned int objnr;
4395         unsigned long offset;
4396
4397         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4398
4399         /* Find and validate object. */
4400         cachep = page->slab_cache;
4401         objnr = obj_to_index(cachep, page, (void *)ptr);
4402         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4403
4404         /* Find offset within object. */
4405         offset = ptr - index_to_obj(cachep, page, objnr) - obj_offset(cachep);
4406
4407         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4408         if (offset >= cachep->useroffset &&
4409             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4410             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4411                 return;
4412
4413         /*
4414          * If the copy is still within the allocated object, produce
4415          * a warning instead of rejecting the copy. This is intended
4416          * to be a temporary method to find any missing usercopy
4417          * whitelists.
4418          */
4419         if (usercopy_fallback &&
4420             offset <= cachep->object_size &&
4421             n <= cachep->object_size - offset) {
4422                 usercopy_warn("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4423                 return;
4424         }
4425
4426         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4427 }
4428 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */
4429
4430 /**
4431  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4432  * @objp: Pointer to the object
4433  *
4434  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4435  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4436  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4437  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4438  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4439  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4440  * must not be freed during the duration of the call.
4441  *
4442  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
4443  */
4444 size_t ksize(const void *objp)
4445 {
4446         size_t size;
4447
4448         BUG_ON(!objp);
4449         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4450                 return 0;
4451
4452         size = virt_to_cache(objp)->object_size;
4453         /* We assume that ksize callers could use the whole allocated area,
4454          * so we need to unpoison this area.
4455          */
4456         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
4457
4458         return size;
4459 }
4460 EXPORT_SYMBOL(ksize);