ublk: honor IO_URING_F_NONBLOCK for handling control command
[linux-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/kfence.h>
104 #include        <linux/cpu.h>
105 #include        <linux/sysctl.h>
106 #include        <linux/module.h>
107 #include        <linux/rcupdate.h>
108 #include        <linux/string.h>
109 #include        <linux/uaccess.h>
110 #include        <linux/nodemask.h>
111 #include        <linux/kmemleak.h>
112 #include        <linux/mempolicy.h>
113 #include        <linux/mutex.h>
114 #include        <linux/fault-inject.h>
115 #include        <linux/rtmutex.h>
116 #include        <linux/reciprocal_div.h>
117 #include        <linux/debugobjects.h>
118 #include        <linux/memory.h>
119 #include        <linux/prefetch.h>
120 #include        <linux/sched/task_stack.h>
121
122 #include        <net/sock.h>
123
124 #include        <asm/cacheflush.h>
125 #include        <asm/tlbflush.h>
126 #include        <asm/page.h>
127
128 #include <trace/events/kmem.h>
129
130 #include        "internal.h"
131
132 #include        "slab.h"
133
134 /*
135  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
136  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
137  *
138  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
139  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
140  *
141  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
142  */
143
144 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
145 #define DEBUG           1
146 #define STATS           1
147 #define FORCED_DEBUG    1
148 #else
149 #define DEBUG           0
150 #define STATS           0
151 #define FORCED_DEBUG    0
152 #endif
153
154 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
155 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
156 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
157
158 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
159 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
160 #endif
161
162 #define FREELIST_BYTE_INDEX (((PAGE_SIZE >> BITS_PER_BYTE) \
163                                 <= SLAB_OBJ_MIN_SIZE) ? 1 : 0)
164
165 #if FREELIST_BYTE_INDEX
166 typedef unsigned char freelist_idx_t;
167 #else
168 typedef unsigned short freelist_idx_t;
169 #endif
170
171 #define SLAB_OBJ_MAX_NUM ((1 << sizeof(freelist_idx_t) * BITS_PER_BYTE) - 1)
172
173 /*
174  * struct array_cache
175  *
176  * Purpose:
177  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
178  * - reduce the number of linked list operations
179  * - reduce spinlock operations
180  *
181  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
182  * footprint.
183  *
184  */
185 struct array_cache {
186         unsigned int avail;
187         unsigned int limit;
188         unsigned int batchcount;
189         unsigned int touched;
190         void *entry[];  /*
191                          * Must have this definition in here for the proper
192                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
193                          * the entries.
194                          */
195 };
196
197 struct alien_cache {
198         spinlock_t lock;
199         struct array_cache ac;
200 };
201
202 /*
203  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
204  */
205 #define NUM_INIT_LISTS (2 * MAX_NUMNODES)
206 static struct kmem_cache_node __initdata init_kmem_cache_node[NUM_INIT_LISTS];
207 #define CACHE_CACHE 0
208 #define SIZE_NODE (MAX_NUMNODES)
209
210 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
211                         struct kmem_cache_node *n, int tofree);
212 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
213                         int node, struct list_head *list);
214 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list);
215 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
216 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
217
218 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
219                                                 void **list);
220 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
221                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
222                                 void **list);
223 static int slab_early_init = 1;
224
225 #define INDEX_NODE kmalloc_index(sizeof(struct kmem_cache_node))
226
227 static void kmem_cache_node_init(struct kmem_cache_node *parent)
228 {
229         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
230         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
231         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
232         parent->total_slabs = 0;
233         parent->free_slabs = 0;
234         parent->shared = NULL;
235         parent->alien = NULL;
236         parent->colour_next = 0;
237         raw_spin_lock_init(&parent->list_lock);
238         parent->free_objects = 0;
239         parent->free_touched = 0;
240 }
241
242 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
243         do {                                                            \
244                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
245                 list_splice(&get_node(cachep, nodeid)->slab, listp);    \
246         } while (0)
247
248 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
249         do {                                                            \
250         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
251         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
252         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
253         } while (0)
254
255 #define CFLGS_OBJFREELIST_SLAB  ((slab_flags_t __force)0x40000000U)
256 #define CFLGS_OFF_SLAB          ((slab_flags_t __force)0x80000000U)
257 #define OBJFREELIST_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OBJFREELIST_SLAB)
258 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
259
260 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
261 /*
262  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnecessary
263  * cpucache drain/refill cycles.
264  *
265  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
266  * which could lock up otherwise freeable slabs.
267  */
268 #define REAPTIMEOUT_AC          (2*HZ)
269 #define REAPTIMEOUT_NODE        (4*HZ)
270
271 #if STATS
272 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
273 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
274 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
275 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
276 #define STATS_ADD_REAPED(x, y)  ((x)->reaped += (y))
277 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
278         do {                                                            \
279                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
280                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
281         } while (0)
282 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
283 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
284 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
285 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
286 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
287         do {                                                            \
288                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
289                         (x)->max_freeable = i;                          \
290         } while (0)
291 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
292 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
293 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
294 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
295 #else
296 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
297 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
298 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
299 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
300 #define STATS_ADD_REAPED(x, y)  do { (void)(y); } while (0)
301 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
302 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
303 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
304 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
305 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
306 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
307 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
308 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
309 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
310 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
311 #endif
312
313 #if DEBUG
314
315 /*
316  * memory layout of objects:
317  * 0            : objp
318  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
319  *              the end of an object is aligned with the end of the real
320  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
321  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
322  *              redzone word.
323  * cachep->obj_offset: The real object.
324  * cachep->size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
325  * cachep->size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
326  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
327  */
328 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
329 {
330         return cachep->obj_offset;
331 }
332
333 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
334 {
335         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
336         return (unsigned long long *) (objp + obj_offset(cachep) -
337                                       sizeof(unsigned long long));
338 }
339
340 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
341 {
342         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
343         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
344                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->size -
345                                               sizeof(unsigned long long) -
346                                               REDZONE_ALIGN);
347         return (unsigned long long *) (objp + cachep->size -
348                                        sizeof(unsigned long long));
349 }
350
351 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
352 {
353         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
354         return (void **)(objp + cachep->size - BYTES_PER_WORD);
355 }
356
357 #else
358
359 #define obj_offset(x)                   0
360 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
361 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
362 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
363
364 #endif
365
366 /*
367  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab or
368  * overridden on the command line.
369  */
370 #define SLAB_MAX_ORDER_HI       1
371 #define SLAB_MAX_ORDER_LO       0
372 static int slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_LO;
373 static bool slab_max_order_set __initdata;
374
375 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache,
376                                  const struct slab *slab, unsigned int idx)
377 {
378         return slab->s_mem + cache->size * idx;
379 }
380
381 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
382 /* internal cache of cache description objs */
383 static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {
384         .batchcount = 1,
385         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
386         .shared = 1,
387         .size = sizeof(struct kmem_cache),
388         .name = "kmem_cache",
389 };
390
391 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
392
393 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
394 {
395         return this_cpu_ptr(cachep->cpu_cache);
396 }
397
398 /*
399  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
400  */
401 static unsigned int cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
402                 slab_flags_t flags, size_t *left_over)
403 {
404         unsigned int num;
405         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
406
407         /*
408          * The slab management structure can be either off the slab or
409          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
410          * slab is used for:
411          *
412          * - @buffer_size bytes for each object
413          * - One freelist_idx_t for each object
414          *
415          * We don't need to consider alignment of freelist because
416          * freelist will be at the end of slab page. The objects will be
417          * at the correct alignment.
418          *
419          * If the slab management structure is off the slab, then the
420          * alignment will already be calculated into the size. Because
421          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
422          * correct alignment when allocated.
423          */
424         if (flags & (CFLGS_OBJFREELIST_SLAB | CFLGS_OFF_SLAB)) {
425                 num = slab_size / buffer_size;
426                 *left_over = slab_size % buffer_size;
427         } else {
428                 num = slab_size / (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
429                 *left_over = slab_size %
430                         (buffer_size + sizeof(freelist_idx_t));
431         }
432
433         return num;
434 }
435
436 #if DEBUG
437 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
438
439 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
440                         char *msg)
441 {
442         pr_err("slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
443                function, cachep->name, msg);
444         dump_stack();
445         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
446 }
447 #endif
448
449 /*
450  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
451  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
452  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
453  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
454  * line
455   */
456
457 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
458 static int __init noaliencache_setup(char *s)
459 {
460         use_alien_caches = 0;
461         return 1;
462 }
463 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
464
465 static int __init slab_max_order_setup(char *str)
466 {
467         get_option(&str, &slab_max_order);
468         slab_max_order = slab_max_order < 0 ? 0 :
469                                 min(slab_max_order, MAX_ORDER - 1);
470         slab_max_order_set = true;
471
472         return 1;
473 }
474 __setup("slab_max_order=", slab_max_order_setup);
475
476 #ifdef CONFIG_NUMA
477 /*
478  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
479  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
480  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
481  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
482  */
483 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
484
485 static void init_reap_node(int cpu)
486 {
487         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = next_node_in(cpu_to_mem(cpu),
488                                                     node_online_map);
489 }
490
491 static void next_reap_node(void)
492 {
493         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
494
495         node = next_node_in(node, node_online_map);
496         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
497 }
498
499 #else
500 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
501 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
502 #endif
503
504 /*
505  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
506  * via the workqueue/eventd.
507  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
508  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
509  * lock.
510  */
511 static void start_cpu_timer(int cpu)
512 {
513         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
514
515         if (reap_work->work.func == NULL) {
516                 init_reap_node(cpu);
517                 INIT_DEFERRABLE_WORK(reap_work, cache_reap);
518                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
519                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
520         }
521 }
522
523 static void init_arraycache(struct array_cache *ac, int limit, int batch)
524 {
525         if (ac) {
526                 ac->avail = 0;
527                 ac->limit = limit;
528                 ac->batchcount = batch;
529                 ac->touched = 0;
530         }
531 }
532
533 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
534                                             int batchcount, gfp_t gfp)
535 {
536         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
537         struct array_cache *ac = NULL;
538
539         ac = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
540         /*
541          * The array_cache structures contain pointers to free object.
542          * However, when such objects are allocated or transferred to another
543          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
544          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
545          * not scan such objects.
546          */
547         kmemleak_no_scan(ac);
548         init_arraycache(ac, entries, batchcount);
549         return ac;
550 }
551
552 static noinline void cache_free_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
553                                         struct slab *slab, void *objp)
554 {
555         struct kmem_cache_node *n;
556         int slab_node;
557         LIST_HEAD(list);
558
559         slab_node = slab_nid(slab);
560         n = get_node(cachep, slab_node);
561
562         raw_spin_lock(&n->list_lock);
563         free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
564         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
565
566         slabs_destroy(cachep, &list);
567 }
568
569 /*
570  * Transfer objects in one arraycache to another.
571  * Locking must be handled by the caller.
572  *
573  * Return the number of entries transferred.
574  */
575 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
576                 struct array_cache *from, unsigned int max)
577 {
578         /* Figure out how many entries to transfer */
579         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
580
581         if (!nr)
582                 return 0;
583
584         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail - nr,
585                         sizeof(void *) *nr);
586
587         from->avail -= nr;
588         to->avail += nr;
589         return nr;
590 }
591
592 /* &alien->lock must be held by alien callers. */
593 static __always_inline void __free_one(struct array_cache *ac, void *objp)
594 {
595         /* Avoid trivial double-free. */
596         if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED) &&
597             WARN_ON_ONCE(ac->avail > 0 && ac->entry[ac->avail - 1] == objp))
598                 return;
599         ac->entry[ac->avail++] = objp;
600 }
601
602 #ifndef CONFIG_NUMA
603
604 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
605 #define reap_alien(cachep, n) do { } while (0)
606
607 static inline struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node,
608                                                 int limit, gfp_t gfp)
609 {
610         return NULL;
611 }
612
613 static inline void free_alien_cache(struct alien_cache **ac_ptr)
614 {
615 }
616
617 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
618 {
619         return 0;
620 }
621
622 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
623 {
624         return flags & ~__GFP_NOFAIL;
625 }
626
627 #else   /* CONFIG_NUMA */
628
629 static struct alien_cache *__alloc_alien_cache(int node, int entries,
630                                                 int batch, gfp_t gfp)
631 {
632         size_t memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct alien_cache);
633         struct alien_cache *alc = NULL;
634
635         alc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
636         if (alc) {
637                 kmemleak_no_scan(alc);
638                 init_arraycache(&alc->ac, entries, batch);
639                 spin_lock_init(&alc->lock);
640         }
641         return alc;
642 }
643
644 static struct alien_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
645 {
646         struct alien_cache **alc_ptr;
647         int i;
648
649         if (limit > 1)
650                 limit = 12;
651         alc_ptr = kcalloc_node(nr_node_ids, sizeof(void *), gfp, node);
652         if (!alc_ptr)
653                 return NULL;
654
655         for_each_node(i) {
656                 if (i == node || !node_online(i))
657                         continue;
658                 alc_ptr[i] = __alloc_alien_cache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
659                 if (!alc_ptr[i]) {
660                         for (i--; i >= 0; i--)
661                                 kfree(alc_ptr[i]);
662                         kfree(alc_ptr);
663                         return NULL;
664                 }
665         }
666         return alc_ptr;
667 }
668
669 static void free_alien_cache(struct alien_cache **alc_ptr)
670 {
671         int i;
672
673         if (!alc_ptr)
674                 return;
675         for_each_node(i)
676             kfree(alc_ptr[i]);
677         kfree(alc_ptr);
678 }
679
680 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
681                                 struct array_cache *ac, int node,
682                                 struct list_head *list)
683 {
684         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
685
686         if (ac->avail) {
687                 raw_spin_lock(&n->list_lock);
688                 /*
689                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
690                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
691                  * into the free lists and getting them back later.
692                  */
693                 if (n->shared)
694                         transfer_objects(n->shared, ac, ac->limit);
695
696                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, list);
697                 ac->avail = 0;
698                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
699         }
700 }
701
702 /*
703  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
704  */
705 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n)
706 {
707         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
708
709         if (n->alien) {
710                 struct alien_cache *alc = n->alien[node];
711                 struct array_cache *ac;
712
713                 if (alc) {
714                         ac = &alc->ac;
715                         if (ac->avail && spin_trylock_irq(&alc->lock)) {
716                                 LIST_HEAD(list);
717
718                                 __drain_alien_cache(cachep, ac, node, &list);
719                                 spin_unlock_irq(&alc->lock);
720                                 slabs_destroy(cachep, &list);
721                         }
722                 }
723         }
724 }
725
726 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
727                                 struct alien_cache **alien)
728 {
729         int i = 0;
730         struct alien_cache *alc;
731         struct array_cache *ac;
732         unsigned long flags;
733
734         for_each_online_node(i) {
735                 alc = alien[i];
736                 if (alc) {
737                         LIST_HEAD(list);
738
739                         ac = &alc->ac;
740                         spin_lock_irqsave(&alc->lock, flags);
741                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i, &list);
742                         spin_unlock_irqrestore(&alc->lock, flags);
743                         slabs_destroy(cachep, &list);
744                 }
745         }
746 }
747
748 static int __cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
749                                 int node, int slab_node)
750 {
751         struct kmem_cache_node *n;
752         struct alien_cache *alien = NULL;
753         struct array_cache *ac;
754         LIST_HEAD(list);
755
756         n = get_node(cachep, node);
757         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
758         if (n->alien && n->alien[slab_node]) {
759                 alien = n->alien[slab_node];
760                 ac = &alien->ac;
761                 spin_lock(&alien->lock);
762                 if (unlikely(ac->avail == ac->limit)) {
763                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
764                         __drain_alien_cache(cachep, ac, slab_node, &list);
765                 }
766                 __free_one(ac, objp);
767                 spin_unlock(&alien->lock);
768                 slabs_destroy(cachep, &list);
769         } else {
770                 n = get_node(cachep, slab_node);
771                 raw_spin_lock(&n->list_lock);
772                 free_block(cachep, &objp, 1, slab_node, &list);
773                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
774                 slabs_destroy(cachep, &list);
775         }
776         return 1;
777 }
778
779 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
780 {
781         int slab_node = slab_nid(virt_to_slab(objp));
782         int node = numa_mem_id();
783         /*
784          * Make sure we are not freeing an object from another node to the array
785          * cache on this cpu.
786          */
787         if (likely(node == slab_node))
788                 return 0;
789
790         return __cache_free_alien(cachep, objp, node, slab_node);
791 }
792
793 /*
794  * Construct gfp mask to allocate from a specific node but do not reclaim or
795  * warn about failures.
796  */
797 static inline gfp_t gfp_exact_node(gfp_t flags)
798 {
799         return (flags | __GFP_THISNODE | __GFP_NOWARN) & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_NOFAIL);
800 }
801 #endif
802
803 static int init_cache_node(struct kmem_cache *cachep, int node, gfp_t gfp)
804 {
805         struct kmem_cache_node *n;
806
807         /*
808          * Set up the kmem_cache_node for cpu before we can
809          * begin anything. Make sure some other cpu on this
810          * node has not already allocated this
811          */
812         n = get_node(cachep, node);
813         if (n) {
814                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
815                 n->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount +
816                                 cachep->num;
817                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
818
819                 return 0;
820         }
821
822         n = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
823         if (!n)
824                 return -ENOMEM;
825
826         kmem_cache_node_init(n);
827         n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
828                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
829
830         n->free_limit =
831                 (1 + nr_cpus_node(node)) * cachep->batchcount + cachep->num;
832
833         /*
834          * The kmem_cache_nodes don't come and go as CPUs
835          * come and go.  slab_mutex provides sufficient
836          * protection here.
837          */
838         cachep->node[node] = n;
839
840         return 0;
841 }
842
843 #if (defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)) || defined(CONFIG_SMP)
844 /*
845  * Allocates and initializes node for a node on each slab cache, used for
846  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_cache_node
847  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
848  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodes are not replaced if
849  * already in use.
850  *
851  * Must hold slab_mutex.
852  */
853 static int init_cache_node_node(int node)
854 {
855         int ret;
856         struct kmem_cache *cachep;
857
858         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
859                 ret = init_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL);
860                 if (ret)
861                         return ret;
862         }
863
864         return 0;
865 }
866 #endif
867
868 static int setup_kmem_cache_node(struct kmem_cache *cachep,
869                                 int node, gfp_t gfp, bool force_change)
870 {
871         int ret = -ENOMEM;
872         struct kmem_cache_node *n;
873         struct array_cache *old_shared = NULL;
874         struct array_cache *new_shared = NULL;
875         struct alien_cache **new_alien = NULL;
876         LIST_HEAD(list);
877
878         if (use_alien_caches) {
879                 new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
880                 if (!new_alien)
881                         goto fail;
882         }
883
884         if (cachep->shared) {
885                 new_shared = alloc_arraycache(node,
886                         cachep->shared * cachep->batchcount, 0xbaadf00d, gfp);
887                 if (!new_shared)
888                         goto fail;
889         }
890
891         ret = init_cache_node(cachep, node, gfp);
892         if (ret)
893                 goto fail;
894
895         n = get_node(cachep, node);
896         raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
897         if (n->shared && force_change) {
898                 free_block(cachep, n->shared->entry,
899                                 n->shared->avail, node, &list);
900                 n->shared->avail = 0;
901         }
902
903         if (!n->shared || force_change) {
904                 old_shared = n->shared;
905                 n->shared = new_shared;
906                 new_shared = NULL;
907         }
908
909         if (!n->alien) {
910                 n->alien = new_alien;
911                 new_alien = NULL;
912         }
913
914         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
915         slabs_destroy(cachep, &list);
916
917         /*
918          * To protect lockless access to n->shared during irq disabled context.
919          * If n->shared isn't NULL in irq disabled context, accessing to it is
920          * guaranteed to be valid until irq is re-enabled, because it will be
921          * freed after synchronize_rcu().
922          */
923         if (old_shared && force_change)
924                 synchronize_rcu();
925
926 fail:
927         kfree(old_shared);
928         kfree(new_shared);
929         free_alien_cache(new_alien);
930
931         return ret;
932 }
933
934 #ifdef CONFIG_SMP
935
936 static void cpuup_canceled(long cpu)
937 {
938         struct kmem_cache *cachep;
939         struct kmem_cache_node *n = NULL;
940         int node = cpu_to_mem(cpu);
941         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
942
943         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
944                 struct array_cache *nc;
945                 struct array_cache *shared;
946                 struct alien_cache **alien;
947                 LIST_HEAD(list);
948
949                 n = get_node(cachep, node);
950                 if (!n)
951                         continue;
952
953                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
954
955                 /* Free limit for this kmem_cache_node */
956                 n->free_limit -= cachep->batchcount;
957
958                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
959                 nc = per_cpu_ptr(cachep->cpu_cache, cpu);
960                 free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node, &list);
961                 nc->avail = 0;
962
963                 if (!cpumask_empty(mask)) {
964                         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
965                         goto free_slab;
966                 }
967
968                 shared = n->shared;
969                 if (shared) {
970                         free_block(cachep, shared->entry,
971                                    shared->avail, node, &list);
972                         n->shared = NULL;
973                 }
974
975                 alien = n->alien;
976                 n->alien = NULL;
977
978                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
979
980                 kfree(shared);
981                 if (alien) {
982                         drain_alien_cache(cachep, alien);
983                         free_alien_cache(alien);
984                 }
985
986 free_slab:
987                 slabs_destroy(cachep, &list);
988         }
989         /*
990          * In the previous loop, all the objects were freed to
991          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
992          * shrink each nodelist to its limit.
993          */
994         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
995                 n = get_node(cachep, node);
996                 if (!n)
997                         continue;
998                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
999         }
1000 }
1001
1002 static int cpuup_prepare(long cpu)
1003 {
1004         struct kmem_cache *cachep;
1005         int node = cpu_to_mem(cpu);
1006         int err;
1007
1008         /*
1009          * We need to do this right in the beginning since
1010          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1011          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1012          * kmem_cache_node and not this cpu's kmem_cache_node
1013          */
1014         err = init_cache_node_node(node);
1015         if (err < 0)
1016                 goto bad;
1017
1018         /*
1019          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1020          * array caches
1021          */
1022         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1023                 err = setup_kmem_cache_node(cachep, node, GFP_KERNEL, false);
1024                 if (err)
1025                         goto bad;
1026         }
1027
1028         return 0;
1029 bad:
1030         cpuup_canceled(cpu);
1031         return -ENOMEM;
1032 }
1033
1034 int slab_prepare_cpu(unsigned int cpu)
1035 {
1036         int err;
1037
1038         mutex_lock(&slab_mutex);
1039         err = cpuup_prepare(cpu);
1040         mutex_unlock(&slab_mutex);
1041         return err;
1042 }
1043
1044 /*
1045  * This is called for a failed online attempt and for a successful
1046  * offline.
1047  *
1048  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1049  * kmem_cache_node of any cache. This is to avoid a race between cpu_down, and
1050  * a kmalloc allocation from another cpu for memory from the node of
1051  * the cpu going down.  The kmem_cache_node structure is usually allocated from
1052  * kmem_cache_create() and gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1053  */
1054 int slab_dead_cpu(unsigned int cpu)
1055 {
1056         mutex_lock(&slab_mutex);
1057         cpuup_canceled(cpu);
1058         mutex_unlock(&slab_mutex);
1059         return 0;
1060 }
1061 #endif
1062
1063 static int slab_online_cpu(unsigned int cpu)
1064 {
1065         start_cpu_timer(cpu);
1066         return 0;
1067 }
1068
1069 static int slab_offline_cpu(unsigned int cpu)
1070 {
1071         /*
1072          * Shutdown cache reaper. Note that the slab_mutex is held so
1073          * that if cache_reap() is invoked it cannot do anything
1074          * expensive but will only modify reap_work and reschedule the
1075          * timer.
1076          */
1077         cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1078         /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1079         per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1080         return 0;
1081 }
1082
1083 #if defined(CONFIG_NUMA)
1084 /*
1085  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1086  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1087  * removed.
1088  *
1089  * Must hold slab_mutex.
1090  */
1091 static int __meminit drain_cache_node_node(int node)
1092 {
1093         struct kmem_cache *cachep;
1094         int ret = 0;
1095
1096         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
1097                 struct kmem_cache_node *n;
1098
1099                 n = get_node(cachep, node);
1100                 if (!n)
1101                         continue;
1102
1103                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
1104
1105                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
1106                     !list_empty(&n->slabs_partial)) {
1107                         ret = -EBUSY;
1108                         break;
1109                 }
1110         }
1111         return ret;
1112 }
1113
1114 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1115                                         unsigned long action, void *arg)
1116 {
1117         struct memory_notify *mnb = arg;
1118         int ret = 0;
1119         int nid;
1120
1121         nid = mnb->status_change_nid;
1122         if (nid < 0)
1123                 goto out;
1124
1125         switch (action) {
1126         case MEM_GOING_ONLINE:
1127                 mutex_lock(&slab_mutex);
1128                 ret = init_cache_node_node(nid);
1129                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1130                 break;
1131         case MEM_GOING_OFFLINE:
1132                 mutex_lock(&slab_mutex);
1133                 ret = drain_cache_node_node(nid);
1134                 mutex_unlock(&slab_mutex);
1135                 break;
1136         case MEM_ONLINE:
1137         case MEM_OFFLINE:
1138         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1139         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1140                 break;
1141         }
1142 out:
1143         return notifier_from_errno(ret);
1144 }
1145 #endif /* CONFIG_NUMA */
1146
1147 /*
1148  * swap the static kmem_cache_node with kmalloced memory
1149  */
1150 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *list,
1151                                 int nodeid)
1152 {
1153         struct kmem_cache_node *ptr;
1154
1155         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT, nodeid);
1156         BUG_ON(!ptr);
1157
1158         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_cache_node));
1159         /*
1160          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1161          */
1162         raw_spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1163
1164         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1165         cachep->node[nodeid] = ptr;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * For setting up all the kmem_cache_node for cache whose buffer_size is same as
1170  * size of kmem_cache_node.
1171  */
1172 static void __init set_up_node(struct kmem_cache *cachep, int index)
1173 {
1174         int node;
1175
1176         for_each_online_node(node) {
1177                 cachep->node[node] = &init_kmem_cache_node[index + node];
1178                 cachep->node[node]->next_reap = jiffies +
1179                     REAPTIMEOUT_NODE +
1180                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1186  * before smp_init().
1187  */
1188 void __init kmem_cache_init(void)
1189 {
1190         int i;
1191
1192         kmem_cache = &kmem_cache_boot;
1193
1194         if (!IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) || num_possible_nodes() == 1)
1195                 use_alien_caches = 0;
1196
1197         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++)
1198                 kmem_cache_node_init(&init_kmem_cache_node[i]);
1199
1200         /*
1201          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1202          * page orders on machines with more than 32MB of memory if
1203          * not overridden on the command line.
1204          */
1205         if (!slab_max_order_set && totalram_pages() > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1206                 slab_max_order = SLAB_MAX_ORDER_HI;
1207
1208         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1209          * from caches that do not exist yet:
1210          * 1) initialize the kmem_cache cache: it contains the struct
1211          *    kmem_cache structures of all caches, except kmem_cache itself:
1212          *    kmem_cache is statically allocated.
1213          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1214          *    kmem_cache_node structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1215          *    array at the end of the bootstrap.
1216          * 2) Create the first kmalloc cache.
1217          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1218          *    An __init data area is used for the head array.
1219          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1220          *    head arrays.
1221          * 4) Replace the __init data head arrays for kmem_cache and the first
1222          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1223          * 5) Replace the __init data for kmem_cache_node for kmem_cache and
1224          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1225          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1226          */
1227
1228         /* 1) create the kmem_cache */
1229
1230         /*
1231          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1232          */
1233         create_boot_cache(kmem_cache, "kmem_cache",
1234                 offsetof(struct kmem_cache, node) +
1235                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *),
1236                                   SLAB_HWCACHE_ALIGN, 0, 0);
1237         list_add(&kmem_cache->list, &slab_caches);
1238         slab_state = PARTIAL;
1239
1240         /*
1241          * Initialize the caches that provide memory for the  kmem_cache_node
1242          * structures first.  Without this, further allocations will bug.
1243          */
1244         kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE] = create_kmalloc_cache(
1245                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].name[KMALLOC_NORMAL],
1246                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].size,
1247                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS, 0,
1248                                 kmalloc_info[INDEX_NODE].size);
1249         slab_state = PARTIAL_NODE;
1250         setup_kmalloc_cache_index_table();
1251
1252         slab_early_init = 0;
1253
1254         /* 5) Replace the bootstrap kmem_cache_node */
1255         {
1256                 int nid;
1257
1258                 for_each_online_node(nid) {
1259                         init_list(kmem_cache, &init_kmem_cache_node[CACHE_CACHE + nid], nid);
1260
1261                         init_list(kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][INDEX_NODE],
1262                                           &init_kmem_cache_node[SIZE_NODE + nid], nid);
1263                 }
1264         }
1265
1266         create_kmalloc_caches(ARCH_KMALLOC_FLAGS);
1267 }
1268
1269 void __init kmem_cache_init_late(void)
1270 {
1271         struct kmem_cache *cachep;
1272
1273         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1274         mutex_lock(&slab_mutex);
1275         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)
1276                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1277                         BUG();
1278         mutex_unlock(&slab_mutex);
1279
1280         /* Done! */
1281         slab_state = FULL;
1282
1283 #ifdef CONFIG_NUMA
1284         /*
1285          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1286          * node.
1287          */
1288         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1289 #endif
1290
1291         /*
1292          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1293          * of the kernel is not yet operational.
1294          */
1295 }
1296
1297 static int __init cpucache_init(void)
1298 {
1299         int ret;
1300
1301         /*
1302          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1303          */
1304         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "SLAB online",
1305                                 slab_online_cpu, slab_offline_cpu);
1306         WARN_ON(ret < 0);
1307
1308         return 0;
1309 }
1310 __initcall(cpucache_init);
1311
1312 static noinline void
1313 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfpflags, int nodeid)
1314 {
1315 #if DEBUG
1316         struct kmem_cache_node *n;
1317         unsigned long flags;
1318         int node;
1319         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(slab_oom_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1320                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1321
1322         if ((gfpflags & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&slab_oom_rs))
1323                 return;
1324
1325         pr_warn("SLAB: Unable to allocate memory on node %d, gfp=%#x(%pGg)\n",
1326                 nodeid, gfpflags, &gfpflags);
1327         pr_warn("  cache: %s, object size: %d, order: %d\n",
1328                 cachep->name, cachep->size, cachep->gfporder);
1329
1330         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
1331                 unsigned long total_slabs, free_slabs, free_objs;
1332
1333                 raw_spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1334                 total_slabs = n->total_slabs;
1335                 free_slabs = n->free_slabs;
1336                 free_objs = n->free_objects;
1337                 raw_spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1338
1339                 pr_warn("  node %d: slabs: %ld/%ld, objs: %ld/%ld\n",
1340                         node, total_slabs - free_slabs, total_slabs,
1341                         (total_slabs * cachep->num) - free_objs,
1342                         total_slabs * cachep->num);
1343         }
1344 #endif
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Interface to system's page allocator. No need to hold the
1349  * kmem_cache_node ->list_lock.
1350  *
1351  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1352  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1353  * would be relatively rare and ignorable.
1354  */
1355 static struct slab *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
1356                                                                 int nodeid)
1357 {
1358         struct folio *folio;
1359         struct slab *slab;
1360
1361         flags |= cachep->allocflags;
1362
1363         folio = (struct folio *) __alloc_pages_node(nodeid, flags, cachep->gfporder);
1364         if (!folio) {
1365                 slab_out_of_memory(cachep, flags, nodeid);
1366                 return NULL;
1367         }
1368
1369         slab = folio_slab(folio);
1370
1371         account_slab(slab, cachep->gfporder, cachep, flags);
1372         __folio_set_slab(folio);
1373         /* Make the flag visible before any changes to folio->mapping */
1374         smp_wmb();
1375         /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
1376         if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(folio_page(folio, 0)))
1377                 slab_set_pfmemalloc(slab);
1378
1379         return slab;
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Interface to system's page release.
1384  */
1385 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1386 {
1387         int order = cachep->gfporder;
1388         struct folio *folio = slab_folio(slab);
1389
1390         BUG_ON(!folio_test_slab(folio));
1391         __slab_clear_pfmemalloc(slab);
1392         page_mapcount_reset(folio_page(folio, 0));
1393         folio->mapping = NULL;
1394         /* Make the mapping reset visible before clearing the flag */
1395         smp_wmb();
1396         __folio_clear_slab(folio);
1397
1398         if (current->reclaim_state)
1399                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += 1 << order;
1400         unaccount_slab(slab, order, cachep);
1401         __free_pages(folio_page(folio, 0), order);
1402 }
1403
1404 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1405 {
1406         struct kmem_cache *cachep;
1407         struct slab *slab;
1408
1409         slab = container_of(head, struct slab, rcu_head);
1410         cachep = slab->slab_cache;
1411
1412         kmem_freepages(cachep, slab);
1413 }
1414
1415 #if DEBUG
1416 static bool is_debug_pagealloc_cache(struct kmem_cache *cachep)
1417 {
1418         if (debug_pagealloc_enabled_static() && OFF_SLAB(cachep) &&
1419                 (cachep->size % PAGE_SIZE) == 0)
1420                 return true;
1421
1422         return false;
1423 }
1424
1425 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1426 static void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int map)
1427 {
1428         if (!is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1429                 return;
1430
1431         __kernel_map_pages(virt_to_page(objp), cachep->size / PAGE_SIZE, map);
1432 }
1433
1434 #else
1435 static inline void slab_kernel_map(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
1436                                 int map) {}
1437
1438 #endif
1439
1440 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1441 {
1442         int size = cachep->object_size;
1443         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1444
1445         memset(addr, val, size);
1446         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1447 }
1448
1449 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1450 {
1451         int i;
1452         unsigned char error = 0;
1453         int bad_count = 0;
1454
1455         pr_err("%03x: ", offset);
1456         for (i = 0; i < limit; i++) {
1457                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1458                         error = data[offset + i];
1459                         bad_count++;
1460                 }
1461         }
1462         print_hex_dump(KERN_CONT, "", 0, 16, 1,
1463                         &data[offset], limit, 1);
1464
1465         if (bad_count == 1) {
1466                 error ^= POISON_FREE;
1467                 if (!(error & (error - 1))) {
1468                         pr_err("Single bit error detected. Probably bad RAM.\n");
1469 #ifdef CONFIG_X86
1470                         pr_err("Run memtest86+ or a similar memory test tool.\n");
1471 #else
1472                         pr_err("Run a memory test tool.\n");
1473 #endif
1474                 }
1475         }
1476 }
1477 #endif
1478
1479 #if DEBUG
1480
1481 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1482 {
1483         int i, size;
1484         char *realobj;
1485
1486         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1487                 pr_err("Redzone: 0x%llx/0x%llx\n",
1488                        *dbg_redzone1(cachep, objp),
1489                        *dbg_redzone2(cachep, objp));
1490         }
1491
1492         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
1493                 pr_err("Last user: (%pSR)\n", *dbg_userword(cachep, objp));
1494         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1495         size = cachep->object_size;
1496         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1497                 int limit;
1498                 limit = 16;
1499                 if (i + limit > size)
1500                         limit = size - i;
1501                 dump_line(realobj, i, limit);
1502         }
1503 }
1504
1505 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1506 {
1507         char *realobj;
1508         int size, i;
1509         int lines = 0;
1510
1511         if (is_debug_pagealloc_cache(cachep))
1512                 return;
1513
1514         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1515         size = cachep->object_size;
1516
1517         for (i = 0; i < size; i++) {
1518                 char exp = POISON_FREE;
1519                 if (i == size - 1)
1520                         exp = POISON_END;
1521                 if (realobj[i] != exp) {
1522                         int limit;
1523                         /* Mismatch ! */
1524                         /* Print header */
1525                         if (lines == 0) {
1526                                 pr_err("Slab corruption (%s): %s start=%px, len=%d\n",
1527                                        print_tainted(), cachep->name,
1528                                        realobj, size);
1529                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1530                         }
1531                         /* Hexdump the affected line */
1532                         i = (i / 16) * 16;
1533                         limit = 16;
1534                         if (i + limit > size)
1535                                 limit = size - i;
1536                         dump_line(realobj, i, limit);
1537                         i += 16;
1538                         lines++;
1539                         /* Limit to 5 lines */
1540                         if (lines > 5)
1541                                 break;
1542                 }
1543         }
1544         if (lines != 0) {
1545                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1546                  * exist:
1547                  */
1548                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
1549                 unsigned int objnr;
1550
1551                 objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
1552                 if (objnr) {
1553                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr - 1);
1554                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1555                         pr_err("Prev obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1556                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1557                 }
1558                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1559                         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr + 1);
1560                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1561                         pr_err("Next obj: start=%px, len=%d\n", realobj, size);
1562                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1563                 }
1564         }
1565 }
1566 #endif
1567
1568 #if DEBUG
1569 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1570                                                 struct slab *slab)
1571 {
1572         int i;
1573
1574         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON) {
1575                 poison_obj(cachep, slab->freelist - obj_offset(cachep),
1576                         POISON_FREE);
1577         }
1578
1579         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1580                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
1581
1582                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1583                         check_poison_obj(cachep, objp);
1584                         slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
1585                 }
1586                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1587                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1588                                 slab_error(cachep, "start of a freed object was overwritten");
1589                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1590                                 slab_error(cachep, "end of a freed object was overwritten");
1591                 }
1592         }
1593 }
1594 #else
1595 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep,
1596                                                 struct slab *slab)
1597 {
1598 }
1599 #endif
1600
1601 /**
1602  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
1603  * @cachep: cache pointer being destroyed
1604  * @slab: slab being destroyed
1605  *
1606  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
1607  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache. The
1608  * kmem_cache_node ->list_lock is not held/needed.
1609  */
1610 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
1611 {
1612         void *freelist;
1613
1614         freelist = slab->freelist;
1615         slab_destroy_debugcheck(cachep, slab);
1616         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1617                 call_rcu(&slab->rcu_head, kmem_rcu_free);
1618         else
1619                 kmem_freepages(cachep, slab);
1620
1621         /*
1622          * From now on, we don't use freelist
1623          * although actual page can be freed in rcu context
1624          */
1625         if (OFF_SLAB(cachep))
1626                 kfree(freelist);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Update the size of the caches before calling slabs_destroy as it may
1631  * recursively call kfree.
1632  */
1633 static void slabs_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct list_head *list)
1634 {
1635         struct slab *slab, *n;
1636
1637         list_for_each_entry_safe(slab, n, list, slab_list) {
1638                 list_del(&slab->slab_list);
1639                 slab_destroy(cachep, slab);
1640         }
1641 }
1642
1643 /**
1644  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
1645  * @cachep: pointer to the cache that is being created
1646  * @size: size of objects to be created in this cache.
1647  * @flags: slab allocation flags
1648  *
1649  * Also calculates the number of objects per slab.
1650  *
1651  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
1652  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
1653  * towards high-order requests, this should be changed.
1654  *
1655  * Return: number of left-over bytes in a slab
1656  */
1657 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
1658                                 size_t size, slab_flags_t flags)
1659 {
1660         size_t left_over = 0;
1661         int gfporder;
1662
1663         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
1664                 unsigned int num;
1665                 size_t remainder;
1666
1667                 num = cache_estimate(gfporder, size, flags, &remainder);
1668                 if (!num)
1669                         continue;
1670
1671                 /* Can't handle number of objects more than SLAB_OBJ_MAX_NUM */
1672                 if (num > SLAB_OBJ_MAX_NUM)
1673                         break;
1674
1675                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
1676                         struct kmem_cache *freelist_cache;
1677                         size_t freelist_size;
1678                         size_t freelist_cache_size;
1679
1680                         freelist_size = num * sizeof(freelist_idx_t);
1681                         if (freelist_size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE) {
1682                                 freelist_cache_size = PAGE_SIZE << get_order(freelist_size);
1683                         } else {
1684                                 freelist_cache = kmalloc_slab(freelist_size, 0u);
1685                                 if (!freelist_cache)
1686                                         continue;
1687                                 freelist_cache_size = freelist_cache->size;
1688
1689                                 /*
1690                                  * Needed to avoid possible looping condition
1691                                  * in cache_grow_begin()
1692                                  */
1693                                 if (OFF_SLAB(freelist_cache))
1694                                         continue;
1695                         }
1696
1697                         /* check if off slab has enough benefit */
1698                         if (freelist_cache_size > cachep->size / 2)
1699                                 continue;
1700                 }
1701
1702                 /* Found something acceptable - save it away */
1703                 cachep->num = num;
1704                 cachep->gfporder = gfporder;
1705                 left_over = remainder;
1706
1707                 /*
1708                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
1709                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
1710                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
1711                  */
1712                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1713                         break;
1714
1715                 /*
1716                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
1717                  * currently bad for the gfp()s.
1718                  */
1719                 if (gfporder >= slab_max_order)
1720                         break;
1721
1722                 /*
1723                  * Acceptable internal fragmentation?
1724                  */
1725                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
1726                         break;
1727         }
1728         return left_over;
1729 }
1730
1731 static struct array_cache __percpu *alloc_kmem_cache_cpus(
1732                 struct kmem_cache *cachep, int entries, int batchcount)
1733 {
1734         int cpu;
1735         size_t size;
1736         struct array_cache __percpu *cpu_cache;
1737
1738         size = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
1739         cpu_cache = __alloc_percpu(size, sizeof(void *));
1740
1741         if (!cpu_cache)
1742                 return NULL;
1743
1744         for_each_possible_cpu(cpu) {
1745                 init_arraycache(per_cpu_ptr(cpu_cache, cpu),
1746                                 entries, batchcount);
1747         }
1748
1749         return cpu_cache;
1750 }
1751
1752 static int __ref setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
1753 {
1754         if (slab_state >= FULL)
1755                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
1756
1757         cachep->cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, 1, 1);
1758         if (!cachep->cpu_cache)
1759                 return 1;
1760
1761         if (slab_state == DOWN) {
1762                 /* Creation of first cache (kmem_cache). */
1763                 set_up_node(kmem_cache, CACHE_CACHE);
1764         } else if (slab_state == PARTIAL) {
1765                 /* For kmem_cache_node */
1766                 set_up_node(cachep, SIZE_NODE);
1767         } else {
1768                 int node;
1769
1770                 for_each_online_node(node) {
1771                         cachep->node[node] = kmalloc_node(
1772                                 sizeof(struct kmem_cache_node), gfp, node);
1773                         BUG_ON(!cachep->node[node]);
1774                         kmem_cache_node_init(cachep->node[node]);
1775                 }
1776         }
1777
1778         cachep->node[numa_mem_id()]->next_reap =
1779                         jiffies + REAPTIMEOUT_NODE +
1780                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_NODE;
1781
1782         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
1783         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1784         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
1785         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
1786         cachep->batchcount = 1;
1787         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
1788         return 0;
1789 }
1790
1791 slab_flags_t kmem_cache_flags(unsigned int object_size,
1792         slab_flags_t flags, const char *name)
1793 {
1794         return flags;
1795 }
1796
1797 struct kmem_cache *
1798 __kmem_cache_alias(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
1799                    slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
1800 {
1801         struct kmem_cache *cachep;
1802
1803         cachep = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
1804         if (cachep) {
1805                 cachep->refcount++;
1806
1807                 /*
1808                  * Adjust the object sizes so that we clear
1809                  * the complete object on kzalloc.
1810                  */
1811                 cachep->object_size = max_t(int, cachep->object_size, size);
1812         }
1813         return cachep;
1814 }
1815
1816 static bool set_objfreelist_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1817                         size_t size, slab_flags_t flags)
1818 {
1819         size_t left;
1820
1821         cachep->num = 0;
1822
1823         /*
1824          * If slab auto-initialization on free is enabled, store the freelist
1825          * off-slab, so that its contents don't end up in one of the allocated
1826          * objects.
1827          */
1828         if (unlikely(slab_want_init_on_free(cachep)))
1829                 return false;
1830
1831         if (cachep->ctor || flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU)
1832                 return false;
1833
1834         left = calculate_slab_order(cachep, size,
1835                         flags | CFLGS_OBJFREELIST_SLAB);
1836         if (!cachep->num)
1837                 return false;
1838
1839         if (cachep->num * sizeof(freelist_idx_t) > cachep->object_size)
1840                 return false;
1841
1842         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1843
1844         return true;
1845 }
1846
1847 static bool set_off_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1848                         size_t size, slab_flags_t flags)
1849 {
1850         size_t left;
1851
1852         cachep->num = 0;
1853
1854         /*
1855          * Always use on-slab management when SLAB_NOLEAKTRACE
1856          * to avoid recursive calls into kmemleak.
1857          */
1858         if (flags & SLAB_NOLEAKTRACE)
1859                 return false;
1860
1861         /*
1862          * Size is large, assume best to place the slab management obj
1863          * off-slab (should allow better packing of objs).
1864          */
1865         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags | CFLGS_OFF_SLAB);
1866         if (!cachep->num)
1867                 return false;
1868
1869         /*
1870          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
1871          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
1872          */
1873         if (left >= cachep->num * sizeof(freelist_idx_t))
1874                 return false;
1875
1876         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1877
1878         return true;
1879 }
1880
1881 static bool set_on_slab_cache(struct kmem_cache *cachep,
1882                         size_t size, slab_flags_t flags)
1883 {
1884         size_t left;
1885
1886         cachep->num = 0;
1887
1888         left = calculate_slab_order(cachep, size, flags);
1889         if (!cachep->num)
1890                 return false;
1891
1892         cachep->colour = left / cachep->colour_off;
1893
1894         return true;
1895 }
1896
1897 /**
1898  * __kmem_cache_create - Create a cache.
1899  * @cachep: cache management descriptor
1900  * @flags: SLAB flags
1901  *
1902  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
1903  * Cannot be called within an int, but can be interrupted.
1904  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
1905  *
1906  * The flags are
1907  *
1908  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
1909  * to catch references to uninitialised memory.
1910  *
1911  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
1912  * for buffer overruns.
1913  *
1914  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
1915  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
1916  * as davem.
1917  *
1918  * Return: a pointer to the created cache or %NULL in case of error
1919  */
1920 int __kmem_cache_create(struct kmem_cache *cachep, slab_flags_t flags)
1921 {
1922         size_t ralign = BYTES_PER_WORD;
1923         gfp_t gfp;
1924         int err;
1925         unsigned int size = cachep->size;
1926
1927 #if DEBUG
1928 #if FORCED_DEBUG
1929         /*
1930          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
1931          * large objects, if the increased size would increase the object size
1932          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
1933          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
1934          */
1935         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
1936                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
1937                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
1938         if (!(flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
1939                 flags |= SLAB_POISON;
1940 #endif
1941 #endif
1942
1943         /*
1944          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
1945          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
1946          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
1947          */
1948         size = ALIGN(size, BYTES_PER_WORD);
1949
1950         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1951                 ralign = REDZONE_ALIGN;
1952                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
1953                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
1954                 size = ALIGN(size, REDZONE_ALIGN);
1955         }
1956
1957         /* 3) caller mandated alignment */
1958         if (ralign < cachep->align) {
1959                 ralign = cachep->align;
1960         }
1961         /* disable debug if necessary */
1962         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
1963                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
1964         /*
1965          * 4) Store it.
1966          */
1967         cachep->align = ralign;
1968         cachep->colour_off = cache_line_size();
1969         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
1970         if (cachep->colour_off < cachep->align)
1971                 cachep->colour_off = cachep->align;
1972
1973         if (slab_is_available())
1974                 gfp = GFP_KERNEL;
1975         else
1976                 gfp = GFP_NOWAIT;
1977
1978 #if DEBUG
1979
1980         /*
1981          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
1982          * into align above.
1983          */
1984         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
1985                 /* add space for red zone words */
1986                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
1987                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
1988         }
1989         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
1990                 /* user store requires one word storage behind the end of
1991                  * the real object. But if the second red zone needs to be
1992                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
1993                  */
1994                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
1995                         size += REDZONE_ALIGN;
1996                 else
1997                         size += BYTES_PER_WORD;
1998         }
1999 #endif
2000
2001         kasan_cache_create(cachep, &size, &flags);
2002
2003         size = ALIGN(size, cachep->align);
2004         /*
2005          * We should restrict the number of objects in a slab to implement
2006          * byte sized index. Refer comment on SLAB_OBJ_MIN_SIZE definition.
2007          */
2008         if (FREELIST_BYTE_INDEX && size < SLAB_OBJ_MIN_SIZE)
2009                 size = ALIGN(SLAB_OBJ_MIN_SIZE, cachep->align);
2010
2011 #if DEBUG
2012         /*
2013          * To activate debug pagealloc, off-slab management is necessary
2014          * requirement. In early phase of initialization, small sized slab
2015          * doesn't get initialized so it would not be possible. So, we need
2016          * to check size >= 256. It guarantees that all necessary small
2017          * sized slab is initialized in current slab initialization sequence.
2018          */
2019         if (debug_pagealloc_enabled_static() && (flags & SLAB_POISON) &&
2020                 size >= 256 && cachep->object_size > cache_line_size()) {
2021                 if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE == 0) {
2022                         size_t tmp_size = ALIGN(size, PAGE_SIZE);
2023
2024                         if (set_off_slab_cache(cachep, tmp_size, flags)) {
2025                                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2026                                 cachep->obj_offset += tmp_size - size;
2027                                 size = tmp_size;
2028                                 goto done;
2029                         }
2030                 }
2031         }
2032 #endif
2033
2034         if (set_objfreelist_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2035                 flags |= CFLGS_OBJFREELIST_SLAB;
2036                 goto done;
2037         }
2038
2039         if (set_off_slab_cache(cachep, size, flags)) {
2040                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2041                 goto done;
2042         }
2043
2044         if (set_on_slab_cache(cachep, size, flags))
2045                 goto done;
2046
2047         return -E2BIG;
2048
2049 done:
2050         cachep->freelist_size = cachep->num * sizeof(freelist_idx_t);
2051         cachep->flags = flags;
2052         cachep->allocflags = __GFP_COMP;
2053         if (flags & SLAB_CACHE_DMA)
2054                 cachep->allocflags |= GFP_DMA;
2055         if (flags & SLAB_CACHE_DMA32)
2056                 cachep->allocflags |= GFP_DMA32;
2057         if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2058                 cachep->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2059         cachep->size = size;
2060         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2061
2062 #if DEBUG
2063         /*
2064          * If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2065          * poisoning, then it's going to smash the contents of
2066          * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2067          */
2068         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING) &&
2069                 (cachep->flags & SLAB_POISON) &&
2070                 is_debug_pagealloc_cache(cachep))
2071                 cachep->flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2072 #endif
2073
2074         err = setup_cpu_cache(cachep, gfp);
2075         if (err) {
2076                 __kmem_cache_release(cachep);
2077                 return err;
2078         }
2079
2080         return 0;
2081 }
2082
2083 #if DEBUG
2084 static void check_irq_off(void)
2085 {
2086         BUG_ON(!irqs_disabled());
2087 }
2088
2089 static void check_irq_on(void)
2090 {
2091         BUG_ON(irqs_disabled());
2092 }
2093
2094 static void check_mutex_acquired(void)
2095 {
2096         BUG_ON(!mutex_is_locked(&slab_mutex));
2097 }
2098
2099 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2100 {
2101 #ifdef CONFIG_SMP
2102         check_irq_off();
2103         assert_raw_spin_locked(&get_node(cachep, numa_mem_id())->list_lock);
2104 #endif
2105 }
2106
2107 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2108 {
2109 #ifdef CONFIG_SMP
2110         check_irq_off();
2111         assert_raw_spin_locked(&get_node(cachep, node)->list_lock);
2112 #endif
2113 }
2114
2115 #else
2116 #define check_irq_off() do { } while(0)
2117 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2118 #define check_mutex_acquired()  do { } while(0)
2119 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2120 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2121 #endif
2122
2123 static void drain_array_locked(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac,
2124                                 int node, bool free_all, struct list_head *list)
2125 {
2126         int tofree;
2127
2128         if (!ac || !ac->avail)
2129                 return;
2130
2131         tofree = free_all ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
2132         if (tofree > ac->avail)
2133                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
2134
2135         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node, list);
2136         ac->avail -= tofree;
2137         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]), sizeof(void *) * ac->avail);
2138 }
2139
2140 static void do_drain(void *arg)
2141 {
2142         struct kmem_cache *cachep = arg;
2143         struct array_cache *ac;
2144         int node = numa_mem_id();
2145         struct kmem_cache_node *n;
2146         LIST_HEAD(list);
2147
2148         check_irq_off();
2149         ac = cpu_cache_get(cachep);
2150         n = get_node(cachep, node);
2151         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2152         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
2153         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2154         ac->avail = 0;
2155         slabs_destroy(cachep, &list);
2156 }
2157
2158 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2159 {
2160         struct kmem_cache_node *n;
2161         int node;
2162         LIST_HEAD(list);
2163
2164         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2165         check_irq_on();
2166         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n)
2167                 if (n->alien)
2168                         drain_alien_cache(cachep, n->alien);
2169
2170         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2171                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
2172                 drain_array_locked(cachep, n->shared, node, true, &list);
2173                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2174
2175                 slabs_destroy(cachep, &list);
2176         }
2177 }
2178
2179 /*
2180  * Remove slabs from the list of free slabs.
2181  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2182  *
2183  * Returns the actual number of slabs released.
2184  */
2185 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2186                         struct kmem_cache_node *n, int tofree)
2187 {
2188         struct list_head *p;
2189         int nr_freed;
2190         struct slab *slab;
2191
2192         nr_freed = 0;
2193         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&n->slabs_free)) {
2194
2195                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
2196                 p = n->slabs_free.prev;
2197                 if (p == &n->slabs_free) {
2198                         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2199                         goto out;
2200                 }
2201
2202                 slab = list_entry(p, struct slab, slab_list);
2203                 list_del(&slab->slab_list);
2204                 n->free_slabs--;
2205                 n->total_slabs--;
2206                 /*
2207                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2208                  * to the cache.
2209                  */
2210                 n->free_objects -= cache->num;
2211                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
2212                 slab_destroy(cache, slab);
2213                 nr_freed++;
2214         }
2215 out:
2216         return nr_freed;
2217 }
2218
2219 bool __kmem_cache_empty(struct kmem_cache *s)
2220 {
2221         int node;
2222         struct kmem_cache_node *n;
2223
2224         for_each_kmem_cache_node(s, node, n)
2225                 if (!list_empty(&n->slabs_full) ||
2226                     !list_empty(&n->slabs_partial))
2227                         return false;
2228         return true;
2229 }
2230
2231 int __kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2232 {
2233         int ret = 0;
2234         int node;
2235         struct kmem_cache_node *n;
2236
2237         drain_cpu_caches(cachep);
2238
2239         check_irq_on();
2240         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
2241                 drain_freelist(cachep, n, INT_MAX);
2242
2243                 ret += !list_empty(&n->slabs_full) ||
2244                         !list_empty(&n->slabs_partial);
2245         }
2246         return (ret ? 1 : 0);
2247 }
2248
2249 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *cachep)
2250 {
2251         return __kmem_cache_shrink(cachep);
2252 }
2253
2254 void __kmem_cache_release(struct kmem_cache *cachep)
2255 {
2256         int i;
2257         struct kmem_cache_node *n;
2258
2259         cache_random_seq_destroy(cachep);
2260
2261         free_percpu(cachep->cpu_cache);
2262
2263         /* NUMA: free the node structures */
2264         for_each_kmem_cache_node(cachep, i, n) {
2265                 kfree(n->shared);
2266                 free_alien_cache(n->alien);
2267                 kfree(n);
2268                 cachep->node[i] = NULL;
2269         }
2270 }
2271
2272 /*
2273  * Get the memory for a slab management obj.
2274  *
2275  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, the
2276  * slab descriptor can't come from the same cache which is being created,
2277  * Because if it is the case, that means we defer the creation of
2278  * the kmalloc_{dma,}_cache of size sizeof(slab descriptor) to this point.
2279  * And we eventually call down to __kmem_cache_create(), which
2280  * in turn looks up in the kmalloc_{dma,}_caches for the desired-size one.
2281  * This is a "chicken-and-egg" problem.
2282  *
2283  * So the off-slab slab descriptor shall come from the kmalloc_{dma,}_caches,
2284  * which are all initialized during kmem_cache_init().
2285  */
2286 static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
2287                                    struct slab *slab, int colour_off,
2288                                    gfp_t local_flags, int nodeid)
2289 {
2290         void *freelist;
2291         void *addr = slab_address(slab);
2292
2293         slab->s_mem = addr + colour_off;
2294         slab->active = 0;
2295
2296         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2297                 freelist = NULL;
2298         else if (OFF_SLAB(cachep)) {
2299                 /* Slab management obj is off-slab. */
2300                 freelist = kmalloc_node(cachep->freelist_size,
2301                                               local_flags, nodeid);
2302         } else {
2303                 /* We will use last bytes at the slab for freelist */
2304                 freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
2305                                 cachep->freelist_size;
2306         }
2307
2308         return freelist;
2309 }
2310
2311 static inline freelist_idx_t get_free_obj(struct slab *slab, unsigned int idx)
2312 {
2313         return ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[idx];
2314 }
2315
2316 static inline void set_free_obj(struct slab *slab,
2317                                         unsigned int idx, freelist_idx_t val)
2318 {
2319         ((freelist_idx_t *)(slab->freelist))[idx] = val;
2320 }
2321
2322 static void cache_init_objs_debug(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2323 {
2324 #if DEBUG
2325         int i;
2326
2327         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2328                 void *objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2329
2330                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2331                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2332
2333                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2334                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2335                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2336                 }
2337                 /*
2338                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2339                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2340                  * They must also be threaded.
2341                  */
2342                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON)) {
2343                         kasan_unpoison_object_data(cachep,
2344                                                    objp + obj_offset(cachep));
2345                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2346                         kasan_poison_object_data(
2347                                 cachep, objp + obj_offset(cachep));
2348                 }
2349
2350                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2351                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2352                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the end of an object");
2353                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2354                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the start of an object");
2355                 }
2356                 /* need to poison the objs? */
2357                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2358                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2359                         slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2360                 }
2361         }
2362 #endif
2363 }
2364
2365 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
2366 /* Hold information during a freelist initialization */
2367 union freelist_init_state {
2368         struct {
2369                 unsigned int pos;
2370                 unsigned int *list;
2371                 unsigned int count;
2372         };
2373         struct rnd_state rnd_state;
2374 };
2375
2376 /*
2377  * Initialize the state based on the randomization method available.
2378  * return true if the pre-computed list is available, false otherwise.
2379  */
2380 static bool freelist_state_initialize(union freelist_init_state *state,
2381                                 struct kmem_cache *cachep,
2382                                 unsigned int count)
2383 {
2384         bool ret;
2385         unsigned int rand;
2386
2387         /* Use best entropy available to define a random shift */
2388         rand = get_random_u32();
2389
2390         /* Use a random state if the pre-computed list is not available */
2391         if (!cachep->random_seq) {
2392                 prandom_seed_state(&state->rnd_state, rand);
2393                 ret = false;
2394         } else {
2395                 state->list = cachep->random_seq;
2396                 state->count = count;
2397                 state->pos = rand % count;
2398                 ret = true;
2399         }
2400         return ret;
2401 }
2402
2403 /* Get the next entry on the list and randomize it using a random shift */
2404 static freelist_idx_t next_random_slot(union freelist_init_state *state)
2405 {
2406         if (state->pos >= state->count)
2407                 state->pos = 0;
2408         return state->list[state->pos++];
2409 }
2410
2411 /* Swap two freelist entries */
2412 static void swap_free_obj(struct slab *slab, unsigned int a, unsigned int b)
2413 {
2414         swap(((freelist_idx_t *) slab->freelist)[a],
2415                 ((freelist_idx_t *) slab->freelist)[b]);
2416 }
2417
2418 /*
2419  * Shuffle the freelist initialization state based on pre-computed lists.
2420  * return true if the list was successfully shuffled, false otherwise.
2421  */
2422 static bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2423 {
2424         unsigned int objfreelist = 0, i, rand, count = cachep->num;
2425         union freelist_init_state state;
2426         bool precomputed;
2427
2428         if (count < 2)
2429                 return false;
2430
2431         precomputed = freelist_state_initialize(&state, cachep, count);
2432
2433         /* Take a random entry as the objfreelist */
2434         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2435                 if (!precomputed)
2436                         objfreelist = count - 1;
2437                 else
2438                         objfreelist = next_random_slot(&state);
2439                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, objfreelist) +
2440                                                 obj_offset(cachep);
2441                 count--;
2442         }
2443
2444         /*
2445          * On early boot, generate the list dynamically.
2446          * Later use a pre-computed list for speed.
2447          */
2448         if (!precomputed) {
2449                 for (i = 0; i < count; i++)
2450                         set_free_obj(slab, i, i);
2451
2452                 /* Fisher-Yates shuffle */
2453                 for (i = count - 1; i > 0; i--) {
2454                         rand = prandom_u32_state(&state.rnd_state);
2455                         rand %= (i + 1);
2456                         swap_free_obj(slab, i, rand);
2457                 }
2458         } else {
2459                 for (i = 0; i < count; i++)
2460                         set_free_obj(slab, i, next_random_slot(&state));
2461         }
2462
2463         if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
2464                 set_free_obj(slab, cachep->num - 1, objfreelist);
2465
2466         return true;
2467 }
2468 #else
2469 static inline bool shuffle_freelist(struct kmem_cache *cachep,
2470                                 struct slab *slab)
2471 {
2472         return false;
2473 }
2474 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
2475
2476 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2477                             struct slab *slab)
2478 {
2479         int i;
2480         void *objp;
2481         bool shuffled;
2482
2483         cache_init_objs_debug(cachep, slab);
2484
2485         /* Try to randomize the freelist if enabled */
2486         shuffled = shuffle_freelist(cachep, slab);
2487
2488         if (!shuffled && OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2489                 slab->freelist = index_to_obj(cachep, slab, cachep->num - 1) +
2490                                                 obj_offset(cachep);
2491         }
2492
2493         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2494                 objp = index_to_obj(cachep, slab, i);
2495                 objp = kasan_init_slab_obj(cachep, objp);
2496
2497                 /* constructor could break poison info */
2498                 if (DEBUG == 0 && cachep->ctor) {
2499                         kasan_unpoison_object_data(cachep, objp);
2500                         cachep->ctor(objp);
2501                         kasan_poison_object_data(cachep, objp);
2502                 }
2503
2504                 if (!shuffled)
2505                         set_free_obj(slab, i, i);
2506         }
2507 }
2508
2509 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2510 {
2511         void *objp;
2512
2513         objp = index_to_obj(cachep, slab, get_free_obj(slab, slab->active));
2514         slab->active++;
2515
2516         return objp;
2517 }
2518
2519 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep,
2520                         struct slab *slab, void *objp)
2521 {
2522         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2523 #if DEBUG
2524         unsigned int i;
2525
2526         /* Verify double free bug */
2527         for (i = slab->active; i < cachep->num; i++) {
2528                 if (get_free_obj(slab, i) == objnr) {
2529                         pr_err("slab: double free detected in cache '%s', objp %px\n",
2530                                cachep->name, objp);
2531                         BUG();
2532                 }
2533         }
2534 #endif
2535         slab->active--;
2536         if (!slab->freelist)
2537                 slab->freelist = objp + obj_offset(cachep);
2538
2539         set_free_obj(slab, slab->active, objnr);
2540 }
2541
2542 /*
2543  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2544  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2545  */
2546 static struct slab *cache_grow_begin(struct kmem_cache *cachep,
2547                                 gfp_t flags, int nodeid)
2548 {
2549         void *freelist;
2550         size_t offset;
2551         gfp_t local_flags;
2552         int slab_node;
2553         struct kmem_cache_node *n;
2554         struct slab *slab;
2555
2556         /*
2557          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2558          * critical path in kmem_cache_alloc().
2559          */
2560         if (unlikely(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK))
2561                 flags = kmalloc_fix_flags(flags);
2562
2563         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2564         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2565
2566         check_irq_off();
2567         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2568                 local_irq_enable();
2569
2570         /*
2571          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2572          * 'nodeid'.
2573          */
2574         slab = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2575         if (!slab)
2576                 goto failed;
2577
2578         slab_node = slab_nid(slab);
2579         n = get_node(cachep, slab_node);
2580
2581         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2582         n->colour_next++;
2583         if (n->colour_next >= cachep->colour)
2584                 n->colour_next = 0;
2585
2586         offset = n->colour_next;
2587         if (offset >= cachep->colour)
2588                 offset = 0;
2589
2590         offset *= cachep->colour_off;
2591
2592         /*
2593          * Call kasan_poison_slab() before calling alloc_slabmgmt(), so
2594          * page_address() in the latter returns a non-tagged pointer,
2595          * as it should be for slab pages.
2596          */
2597         kasan_poison_slab(slab);
2598
2599         /* Get slab management. */
2600         freelist = alloc_slabmgmt(cachep, slab, offset,
2601                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, slab_node);
2602         if (OFF_SLAB(cachep) && !freelist)
2603                 goto opps1;
2604
2605         slab->slab_cache = cachep;
2606         slab->freelist = freelist;
2607
2608         cache_init_objs(cachep, slab);
2609
2610         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2611                 local_irq_disable();
2612
2613         return slab;
2614
2615 opps1:
2616         kmem_freepages(cachep, slab);
2617 failed:
2618         if (gfpflags_allow_blocking(local_flags))
2619                 local_irq_disable();
2620         return NULL;
2621 }
2622
2623 static void cache_grow_end(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slab)
2624 {
2625         struct kmem_cache_node *n;
2626         void *list = NULL;
2627
2628         check_irq_off();
2629
2630         if (!slab)
2631                 return;
2632
2633         INIT_LIST_HEAD(&slab->slab_list);
2634         n = get_node(cachep, slab_nid(slab));
2635
2636         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2637         n->total_slabs++;
2638         if (!slab->active) {
2639                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2640                 n->free_slabs++;
2641         } else
2642                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2643
2644         STATS_INC_GROWN(cachep);
2645         n->free_objects += cachep->num - slab->active;
2646         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2647
2648         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2649 }
2650
2651 #if DEBUG
2652
2653 /*
2654  * Perform extra freeing checks:
2655  * - detect bad pointers.
2656  * - POISON/RED_ZONE checking
2657  */
2658 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2659 {
2660         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2661                 pr_err("kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh\n",
2662                        (unsigned long)objp);
2663                 BUG();
2664         }
2665 }
2666
2667 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2668 {
2669         unsigned long long redzone1, redzone2;
2670
2671         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2672         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2673
2674         /*
2675          * Redzone is ok.
2676          */
2677         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2678                 return;
2679
2680         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2681                 slab_error(cache, "double free detected");
2682         else
2683                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2684
2685         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2686                obj, redzone1, redzone2);
2687 }
2688
2689 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2690                                    unsigned long caller)
2691 {
2692         unsigned int objnr;
2693         struct slab *slab;
2694
2695         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2696
2697         objp -= obj_offset(cachep);
2698         kfree_debugcheck(objp);
2699         slab = virt_to_slab(objp);
2700
2701         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2702                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2703                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2704                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2705         }
2706         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2707                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2708
2709         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
2710
2711         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
2712         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slab, objnr));
2713
2714         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2715                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2716                 slab_kernel_map(cachep, objp, 0);
2717         }
2718         return objp;
2719 }
2720
2721 #else
2722 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
2723 #define cache_free_debugcheck(x, objp, z) (objp)
2724 #endif
2725
2726 static inline void fixup_objfreelist_debug(struct kmem_cache *cachep,
2727                                                 void **list)
2728 {
2729 #if DEBUG
2730         void *next = *list;
2731         void *objp;
2732
2733         while (next) {
2734                 objp = next - obj_offset(cachep);
2735                 next = *(void **)next;
2736                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2737         }
2738 #endif
2739 }
2740
2741 static inline void fixup_slab_list(struct kmem_cache *cachep,
2742                                 struct kmem_cache_node *n, struct slab *slab,
2743                                 void **list)
2744 {
2745         /* move slabp to correct slabp list: */
2746         list_del(&slab->slab_list);
2747         if (slab->active == cachep->num) {
2748                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_full);
2749                 if (OBJFREELIST_SLAB(cachep)) {
2750 #if DEBUG
2751                         /* Poisoning will be done without holding the lock */
2752                         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2753                                 void **objp = slab->freelist;
2754
2755                                 *objp = *list;
2756                                 *list = objp;
2757                         }
2758 #endif
2759                         slab->freelist = NULL;
2760                 }
2761         } else
2762                 list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2763 }
2764
2765 /* Try to find non-pfmemalloc slab if needed */
2766 static noinline struct slab *get_valid_first_slab(struct kmem_cache_node *n,
2767                                         struct slab *slab, bool pfmemalloc)
2768 {
2769         if (!slab)
2770                 return NULL;
2771
2772         if (pfmemalloc)
2773                 return slab;
2774
2775         if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2776                 return slab;
2777
2778         /* No need to keep pfmemalloc slab if we have enough free objects */
2779         if (n->free_objects > n->free_limit) {
2780                 slab_clear_pfmemalloc(slab);
2781                 return slab;
2782         }
2783
2784         /* Move pfmemalloc slab to the end of list to speed up next search */
2785         list_del(&slab->slab_list);
2786         if (!slab->active) {
2787                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
2788                 n->free_slabs++;
2789         } else
2790                 list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
2791
2792         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_partial, slab_list) {
2793                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab))
2794                         return slab;
2795         }
2796
2797         n->free_touched = 1;
2798         list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
2799                 if (!slab_test_pfmemalloc(slab)) {
2800                         n->free_slabs--;
2801                         return slab;
2802                 }
2803         }
2804
2805         return NULL;
2806 }
2807
2808 static struct slab *get_first_slab(struct kmem_cache_node *n, bool pfmemalloc)
2809 {
2810         struct slab *slab;
2811
2812         assert_raw_spin_locked(&n->list_lock);
2813         slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_partial, struct slab,
2814                                         slab_list);
2815         if (!slab) {
2816                 n->free_touched = 1;
2817                 slab = list_first_entry_or_null(&n->slabs_free, struct slab,
2818                                                 slab_list);
2819                 if (slab)
2820                         n->free_slabs--;
2821         }
2822
2823         if (sk_memalloc_socks())
2824                 slab = get_valid_first_slab(n, slab, pfmemalloc);
2825
2826         return slab;
2827 }
2828
2829 static noinline void *cache_alloc_pfmemalloc(struct kmem_cache *cachep,
2830                                 struct kmem_cache_node *n, gfp_t flags)
2831 {
2832         struct slab *slab;
2833         void *obj;
2834         void *list = NULL;
2835
2836         if (!gfp_pfmemalloc_allowed(flags))
2837                 return NULL;
2838
2839         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2840         slab = get_first_slab(n, true);
2841         if (!slab) {
2842                 raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2843                 return NULL;
2844         }
2845
2846         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
2847         n->free_objects--;
2848
2849         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2850
2851         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2852         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2853
2854         return obj;
2855 }
2856
2857 /*
2858  * Slab list should be fixed up by fixup_slab_list() for existing slab
2859  * or cache_grow_end() for new slab
2860  */
2861 static __always_inline int alloc_block(struct kmem_cache *cachep,
2862                 struct array_cache *ac, struct slab *slab, int batchcount)
2863 {
2864         /*
2865          * There must be at least one object available for
2866          * allocation.
2867          */
2868         BUG_ON(slab->active >= cachep->num);
2869
2870         while (slab->active < cachep->num && batchcount--) {
2871                 STATS_INC_ALLOCED(cachep);
2872                 STATS_INC_ACTIVE(cachep);
2873                 STATS_SET_HIGH(cachep);
2874
2875                 ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slab);
2876         }
2877
2878         return batchcount;
2879 }
2880
2881 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2882 {
2883         int batchcount;
2884         struct kmem_cache_node *n;
2885         struct array_cache *ac, *shared;
2886         int node;
2887         void *list = NULL;
2888         struct slab *slab;
2889
2890         check_irq_off();
2891         node = numa_mem_id();
2892
2893         ac = cpu_cache_get(cachep);
2894         batchcount = ac->batchcount;
2895         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
2896                 /*
2897                  * If there was little recent activity on this cache, then
2898                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
2899                  * refill bouncing.
2900                  */
2901                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
2902         }
2903         n = get_node(cachep, node);
2904
2905         BUG_ON(ac->avail > 0 || !n);
2906         shared = READ_ONCE(n->shared);
2907         if (!n->free_objects && (!shared || !shared->avail))
2908                 goto direct_grow;
2909
2910         raw_spin_lock(&n->list_lock);
2911         shared = READ_ONCE(n->shared);
2912
2913         /* See if we can refill from the shared array */
2914         if (shared && transfer_objects(ac, shared, batchcount)) {
2915                 shared->touched = 1;
2916                 goto alloc_done;
2917         }
2918
2919         while (batchcount > 0) {
2920                 /* Get slab alloc is to come from. */
2921                 slab = get_first_slab(n, false);
2922                 if (!slab)
2923                         goto must_grow;
2924
2925                 check_spinlock_acquired(cachep);
2926
2927                 batchcount = alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2928                 fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
2929         }
2930
2931 must_grow:
2932         n->free_objects -= ac->avail;
2933 alloc_done:
2934         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
2935         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
2936
2937 direct_grow:
2938         if (unlikely(!ac->avail)) {
2939                 /* Check if we can use obj in pfmemalloc slab */
2940                 if (sk_memalloc_socks()) {
2941                         void *obj = cache_alloc_pfmemalloc(cachep, n, flags);
2942
2943                         if (obj)
2944                                 return obj;
2945                 }
2946
2947                 slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), node);
2948
2949                 /*
2950                  * cache_grow_begin() can reenable interrupts,
2951                  * then ac could change.
2952                  */
2953                 ac = cpu_cache_get(cachep);
2954                 if (!ac->avail && slab)
2955                         alloc_block(cachep, ac, slab, batchcount);
2956                 cache_grow_end(cachep, slab);
2957
2958                 if (!ac->avail)
2959                         return NULL;
2960         }
2961         ac->touched = 1;
2962
2963         return ac->entry[--ac->avail];
2964 }
2965
2966 #if DEBUG
2967 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
2968                                 gfp_t flags, void *objp, unsigned long caller)
2969 {
2970         WARN_ON_ONCE(cachep->ctor && (flags & __GFP_ZERO));
2971         if (!objp || is_kfence_address(objp))
2972                 return objp;
2973         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
2974                 check_poison_obj(cachep, objp);
2975                 slab_kernel_map(cachep, objp, 1);
2976                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
2977         }
2978         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2979                 *dbg_userword(cachep, objp) = (void *)caller;
2980
2981         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2982                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
2983                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
2984                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside object was overwritten");
2985                         pr_err("%px: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
2986                                objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
2987                                *dbg_redzone2(cachep, objp));
2988                 }
2989                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2990                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
2991         }
2992
2993         objp += obj_offset(cachep);
2994         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
2995                 cachep->ctor(objp);
2996         if ((unsigned long)objp & (arch_slab_minalign() - 1)) {
2997                 pr_err("0x%px: not aligned to arch_slab_minalign()=%u\n", objp,
2998                        arch_slab_minalign());
2999         }
3000         return objp;
3001 }
3002 #else
3003 #define cache_alloc_debugcheck_after(a, b, objp, d) (objp)
3004 #endif
3005
3006 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3007 {
3008         void *objp;
3009         struct array_cache *ac;
3010
3011         check_irq_off();
3012
3013         ac = cpu_cache_get(cachep);
3014         if (likely(ac->avail)) {
3015                 ac->touched = 1;
3016                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3017
3018                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3019                 goto out;
3020         }
3021
3022         STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3023         objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3024         /*
3025          * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3026          * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3027          */
3028         ac = cpu_cache_get(cachep);
3029
3030 out:
3031         /*
3032          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3033          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3034          * treat the array pointers as a reference to the object.
3035          */
3036         if (objp)
3037                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3038         return objp;
3039 }
3040
3041 #ifdef CONFIG_NUMA
3042 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
3043
3044 /*
3045  * Try allocating on another node if PFA_SPREAD_SLAB is a mempolicy is set.
3046  *
3047  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3048  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3049  */
3050 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3051 {
3052         int nid_alloc, nid_here;
3053
3054         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3055                 return NULL;
3056         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3057         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3058                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3059         else if (current->mempolicy)
3060                 nid_alloc = mempolicy_slab_node();
3061         if (nid_alloc != nid_here)
3062                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3063         return NULL;
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3068  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3069  * available node for available objects. If that fails then we
3070  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3071  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3072  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3073  */
3074 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3075 {
3076         struct zonelist *zonelist;
3077         struct zoneref *z;
3078         struct zone *zone;
3079         enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(flags);
3080         void *obj = NULL;
3081         struct slab *slab;
3082         int nid;
3083         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3084
3085         if (flags & __GFP_THISNODE)
3086                 return NULL;
3087
3088 retry_cpuset:
3089         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3090         zonelist = node_zonelist(mempolicy_slab_node(), flags);
3091
3092 retry:
3093         /*
3094          * Look through allowed nodes for objects available
3095          * from existing per node queues.
3096          */
3097         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, highest_zoneidx) {
3098                 nid = zone_to_nid(zone);
3099
3100                 if (cpuset_zone_allowed(zone, flags) &&
3101                         get_node(cache, nid) &&
3102                         get_node(cache, nid)->free_objects) {
3103                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3104                                         gfp_exact_node(flags), nid);
3105                                 if (obj)
3106                                         break;
3107                 }
3108         }
3109
3110         if (!obj) {
3111                 /*
3112                  * This allocation will be performed within the constraints
3113                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3114                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3115                  * set and go into memory reserves if necessary.
3116                  */
3117                 slab = cache_grow_begin(cache, flags, numa_mem_id());
3118                 cache_grow_end(cache, slab);
3119                 if (slab) {
3120                         nid = slab_nid(slab);
3121                         obj = ____cache_alloc_node(cache,
3122                                 gfp_exact_node(flags), nid);
3123
3124                         /*
3125                          * Another processor may allocate the objects in
3126                          * the slab since we are not holding any locks.
3127                          */
3128                         if (!obj)
3129                                 goto retry;
3130                 }
3131         }
3132
3133         if (unlikely(!obj && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3134                 goto retry_cpuset;
3135         return obj;
3136 }
3137
3138 /*
3139  * An interface to enable slab creation on nodeid
3140  */
3141 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3142                                 int nodeid)
3143 {
3144         struct slab *slab;
3145         struct kmem_cache_node *n;
3146         void *obj = NULL;
3147         void *list = NULL;
3148
3149         VM_BUG_ON(nodeid < 0 || nodeid >= MAX_NUMNODES);
3150         n = get_node(cachep, nodeid);
3151         BUG_ON(!n);
3152
3153         check_irq_off();
3154         raw_spin_lock(&n->list_lock);
3155         slab = get_first_slab(n, false);
3156         if (!slab)
3157                 goto must_grow;
3158
3159         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3160
3161         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3162         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3163         STATS_SET_HIGH(cachep);
3164
3165         BUG_ON(slab->active == cachep->num);
3166
3167         obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3168         n->free_objects--;
3169
3170         fixup_slab_list(cachep, n, slab, &list);
3171
3172         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3173         fixup_objfreelist_debug(cachep, &list);
3174         return obj;
3175
3176 must_grow:
3177         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3178         slab = cache_grow_begin(cachep, gfp_exact_node(flags), nodeid);
3179         if (slab) {
3180                 /* This slab isn't counted yet so don't update free_objects */
3181                 obj = slab_get_obj(cachep, slab);
3182         }
3183         cache_grow_end(cachep, slab);
3184
3185         return obj ? obj : fallback_alloc(cachep, flags);
3186 }
3187
3188 static __always_inline void *
3189 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3190 {
3191         void *objp = NULL;
3192         int slab_node = numa_mem_id();
3193
3194         if (nodeid == NUMA_NO_NODE) {
3195                 if (current->mempolicy || cpuset_do_slab_mem_spread()) {
3196                         objp = alternate_node_alloc(cachep, flags);
3197                         if (objp)
3198                                 goto out;
3199                 }
3200                 /*
3201                  * Use the locally cached objects if possible.
3202                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3203                  * to other nodes. It may fail while we still have
3204                  * objects on other nodes available.
3205                  */
3206                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3207                 nodeid = slab_node;
3208         } else if (nodeid == slab_node) {
3209                 objp = ____cache_alloc(cachep, flags);
3210         } else if (!get_node(cachep, nodeid)) {
3211                 /* Node not bootstrapped yet */
3212                 objp = fallback_alloc(cachep, flags);
3213                 goto out;
3214         }
3215
3216         /*
3217          * We may just have run out of memory on the local node.
3218          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3219          */
3220         if (!objp)
3221                 objp = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3222 out:
3223         return objp;
3224 }
3225 #else
3226
3227 static __always_inline void *
3228 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid __maybe_unused)
3229 {
3230         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3231 }
3232
3233 #endif /* CONFIG_NUMA */
3234
3235 static __always_inline void *
3236 slab_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3237                 int nodeid, size_t orig_size, unsigned long caller)
3238 {
3239         unsigned long save_flags;
3240         void *objp;
3241         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3242         bool init = false;
3243
3244         flags &= gfp_allowed_mask;
3245         cachep = slab_pre_alloc_hook(cachep, lru, &objcg, 1, flags);
3246         if (unlikely(!cachep))
3247                 return NULL;
3248
3249         objp = kfence_alloc(cachep, orig_size, flags);
3250         if (unlikely(objp))
3251                 goto out;
3252
3253         local_irq_save(save_flags);
3254         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags, nodeid);
3255         local_irq_restore(save_flags);
3256         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3257         prefetchw(objp);
3258         init = slab_want_init_on_alloc(flags, cachep);
3259
3260 out:
3261         slab_post_alloc_hook(cachep, objcg, flags, 1, &objp, init,
3262                                 cachep->object_size);
3263         return objp;
3264 }
3265
3266 static __always_inline void *
3267 slab_alloc(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru, gfp_t flags,
3268            size_t orig_size, unsigned long caller)
3269 {
3270         return slab_alloc_node(cachep, lru, flags, NUMA_NO_NODE, orig_size,
3271                                caller);
3272 }
3273
3274 /*
3275  * Caller needs to acquire correct kmem_cache_node's list_lock
3276  * @list: List of detached free slabs should be freed by caller
3277  */
3278 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp,
3279                         int nr_objects, int node, struct list_head *list)
3280 {
3281         int i;
3282         struct kmem_cache_node *n = get_node(cachep, node);
3283         struct slab *slab;
3284
3285         n->free_objects += nr_objects;
3286
3287         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3288                 void *objp;
3289                 struct slab *slab;
3290
3291                 objp = objpp[i];
3292
3293                 slab = virt_to_slab(objp);
3294                 list_del(&slab->slab_list);
3295                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3296                 slab_put_obj(cachep, slab, objp);
3297                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3298
3299                 /* fixup slab chains */
3300                 if (slab->active == 0) {
3301                         list_add(&slab->slab_list, &n->slabs_free);
3302                         n->free_slabs++;
3303                 } else {
3304                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3305                          * partial list on free - maximum time for the
3306                          * other objects to be freed, too.
3307                          */
3308                         list_add_tail(&slab->slab_list, &n->slabs_partial);
3309                 }
3310         }
3311
3312         while (n->free_objects > n->free_limit && !list_empty(&n->slabs_free)) {
3313                 n->free_objects -= cachep->num;
3314
3315                 slab = list_last_entry(&n->slabs_free, struct slab, slab_list);
3316                 list_move(&slab->slab_list, list);
3317                 n->free_slabs--;
3318                 n->total_slabs--;
3319         }
3320 }
3321
3322 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3323 {
3324         int batchcount;
3325         struct kmem_cache_node *n;
3326         int node = numa_mem_id();
3327         LIST_HEAD(list);
3328
3329         batchcount = ac->batchcount;
3330
3331         check_irq_off();
3332         n = get_node(cachep, node);
3333         raw_spin_lock(&n->list_lock);
3334         if (n->shared) {
3335                 struct array_cache *shared_array = n->shared;
3336                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3337                 if (max) {
3338                         if (batchcount > max)
3339                                 batchcount = max;
3340                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3341                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3342                         shared_array->avail += batchcount;
3343                         goto free_done;
3344                 }
3345         }
3346
3347         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node, &list);
3348 free_done:
3349 #if STATS
3350         {
3351                 int i = 0;
3352                 struct slab *slab;
3353
3354                 list_for_each_entry(slab, &n->slabs_free, slab_list) {
3355                         BUG_ON(slab->active);
3356
3357                         i++;
3358                 }
3359                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3360         }
3361 #endif
3362         raw_spin_unlock(&n->list_lock);
3363         ac->avail -= batchcount;
3364         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3365         slabs_destroy(cachep, &list);
3366 }
3367
3368 /*
3369  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3370  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3371  */
3372 static __always_inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3373                                          unsigned long caller)
3374 {
3375         bool init;
3376
3377         memcg_slab_free_hook(cachep, virt_to_slab(objp), &objp, 1);
3378
3379         if (is_kfence_address(objp)) {
3380                 kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3381                 __kfence_free(objp);
3382                 return;
3383         }
3384
3385         /*
3386          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
3387          * kasan_slab_free and initialization memset must be
3388          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
3389          */
3390         init = slab_want_init_on_free(cachep);
3391         if (init && !kasan_has_integrated_init())
3392                 memset(objp, 0, cachep->object_size);
3393         /* KASAN might put objp into memory quarantine, delaying its reuse. */
3394         if (kasan_slab_free(cachep, objp, init))
3395                 return;
3396
3397         /* Use KCSAN to help debug racy use-after-free. */
3398         if (!(cachep->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU))
3399                 __kcsan_check_access(objp, cachep->object_size,
3400                                      KCSAN_ACCESS_WRITE | KCSAN_ACCESS_ASSERT);
3401
3402         ___cache_free(cachep, objp, caller);
3403 }
3404
3405 void ___cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3406                 unsigned long caller)
3407 {
3408         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3409
3410         check_irq_off();
3411         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3412         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3413
3414         /*
3415          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3416          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3417          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3418          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3419          * the cache.
3420          */
3421         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3422                 return;
3423
3424         if (ac->avail < ac->limit) {
3425                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3426         } else {
3427                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3428                 cache_flusharray(cachep, ac);
3429         }
3430
3431         if (sk_memalloc_socks()) {
3432                 struct slab *slab = virt_to_slab(objp);
3433
3434                 if (unlikely(slab_test_pfmemalloc(slab))) {
3435                         cache_free_pfmemalloc(cachep, slab, objp);
3436                         return;
3437                 }
3438         }
3439
3440         __free_one(ac, objp);
3441 }
3442
3443 static __always_inline
3444 void *__kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3445                              gfp_t flags)
3446 {
3447         void *ret = slab_alloc(cachep, lru, flags, cachep->object_size, _RET_IP_);
3448
3449         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, NUMA_NO_NODE);
3450
3451         return ret;
3452 }
3453
3454 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3455 {
3456         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, NULL, flags);
3457 }
3458 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3459
3460 void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
3461                            gfp_t flags)
3462 {
3463         return __kmem_cache_alloc_lru(cachep, lru, flags);
3464 }
3465 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_lru);
3466
3467 static __always_inline void
3468 cache_alloc_debugcheck_after_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
3469                                   size_t size, void **p, unsigned long caller)
3470 {
3471         size_t i;
3472
3473         for (i = 0; i < size; i++)
3474                 p[i] = cache_alloc_debugcheck_after(s, flags, p[i], caller);
3475 }
3476
3477 int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
3478                           void **p)
3479 {
3480         size_t i;
3481         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3482
3483         s = slab_pre_alloc_hook(s, NULL, &objcg, size, flags);
3484         if (!s)
3485                 return 0;
3486
3487         local_irq_disable();
3488         for (i = 0; i < size; i++) {
3489                 void *objp = kfence_alloc(s, s->object_size, flags) ?:
3490                              __do_cache_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE);
3491
3492                 if (unlikely(!objp))
3493                         goto error;
3494                 p[i] = objp;
3495         }
3496         local_irq_enable();
3497
3498         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, size, p, _RET_IP_);
3499
3500         /*
3501          * memcg and kmem_cache debug support and memory initialization.
3502          * Done outside of the IRQ disabled section.
3503          */
3504         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, size, p,
3505                         slab_want_init_on_alloc(flags, s), s->object_size);
3506         /* FIXME: Trace call missing. Christoph would like a bulk variant */
3507         return size;
3508 error:
3509         local_irq_enable();
3510         cache_alloc_debugcheck_after_bulk(s, flags, i, p, _RET_IP_);
3511         slab_post_alloc_hook(s, objcg, flags, i, p, false, s->object_size);
3512         kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
3513         return 0;
3514 }
3515 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
3516
3517 /**
3518  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3519  * @cachep: The cache to allocate from.
3520  * @flags: See kmalloc().
3521  * @nodeid: node number of the target node.
3522  *
3523  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3524  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3525  *
3526  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3527  *
3528  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
3529  */
3530 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3531 {
3532         void *ret = slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid, cachep->object_size, _RET_IP_);
3533
3534         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, cachep, flags, nodeid);
3535
3536         return ret;
3537 }
3538 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3539
3540 void *__kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3541                              int nodeid, size_t orig_size,
3542                              unsigned long caller)
3543 {
3544         return slab_alloc_node(cachep, NULL, flags, nodeid,
3545                                orig_size, caller);
3546 }
3547
3548 #ifdef CONFIG_PRINTK
3549 void __kmem_obj_info(struct kmem_obj_info *kpp, void *object, struct slab *slab)
3550 {
3551         struct kmem_cache *cachep;
3552         unsigned int objnr;
3553         void *objp;
3554
3555         kpp->kp_ptr = object;
3556         kpp->kp_slab = slab;
3557         cachep = slab->slab_cache;
3558         kpp->kp_slab_cache = cachep;
3559         objp = object - obj_offset(cachep);
3560         kpp->kp_data_offset = obj_offset(cachep);
3561         slab = virt_to_slab(objp);
3562         objnr = obj_to_index(cachep, slab, objp);
3563         objp = index_to_obj(cachep, slab, objnr);
3564         kpp->kp_objp = objp;
3565         if (DEBUG && cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3566                 kpp->kp_ret = *dbg_userword(cachep, objp);
3567 }
3568 #endif
3569
3570 static __always_inline
3571 void __do_kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3572                           unsigned long caller)
3573 {
3574         unsigned long flags;
3575
3576         local_irq_save(flags);
3577         debug_check_no_locks_freed(objp, cachep->object_size);
3578         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3579                 debug_check_no_obj_freed(objp, cachep->object_size);
3580         __cache_free(cachep, objp, caller);
3581         local_irq_restore(flags);
3582 }
3583
3584 void __kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3585                        unsigned long caller)
3586 {
3587         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, caller);
3588 }
3589
3590 /**
3591  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3592  * @cachep: The cache the allocation was from.
3593  * @objp: The previously allocated object.
3594  *
3595  * Free an object which was previously allocated from this
3596  * cache.
3597  */
3598 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3599 {
3600         cachep = cache_from_obj(cachep, objp);
3601         if (!cachep)
3602                 return;
3603
3604         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp, cachep);
3605         __do_kmem_cache_free(cachep, objp, _RET_IP_);
3606 }
3607 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3608
3609 void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
3610 {
3611
3612         local_irq_disable();
3613         for (int i = 0; i < size; i++) {
3614                 void *objp = p[i];
3615                 struct kmem_cache *s;
3616
3617                 if (!orig_s) {
3618                         struct folio *folio = virt_to_folio(objp);
3619
3620                         /* called via kfree_bulk */
3621                         if (!folio_test_slab(folio)) {
3622                                 local_irq_enable();
3623                                 free_large_kmalloc(folio, objp);
3624                                 local_irq_disable();
3625                                 continue;
3626                         }
3627                         s = folio_slab(folio)->slab_cache;
3628                 } else {
3629                         s = cache_from_obj(orig_s, objp);
3630                 }
3631
3632                 if (!s)
3633                         continue;
3634
3635                 debug_check_no_locks_freed(objp, s->object_size);
3636                 if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3637                         debug_check_no_obj_freed(objp, s->object_size);
3638
3639                 __cache_free(s, objp, _RET_IP_);
3640         }
3641         local_irq_enable();
3642
3643         /* FIXME: add tracing */
3644 }
3645 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
3646
3647 /*
3648  * This initializes kmem_cache_node or resizes various caches for all nodes.
3649  */
3650 static int setup_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3651 {
3652         int ret;
3653         int node;
3654         struct kmem_cache_node *n;
3655
3656         for_each_online_node(node) {
3657                 ret = setup_kmem_cache_node(cachep, node, gfp, true);
3658                 if (ret)
3659                         goto fail;
3660
3661         }
3662
3663         return 0;
3664
3665 fail:
3666         if (!cachep->list.next) {
3667                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3668                 node--;
3669                 while (node >= 0) {
3670                         n = get_node(cachep, node);
3671                         if (n) {
3672                                 kfree(n->shared);
3673                                 free_alien_cache(n->alien);
3674                                 kfree(n);
3675                                 cachep->node[node] = NULL;
3676                         }
3677                         node--;
3678                 }
3679         }
3680         return -ENOMEM;
3681 }
3682
3683 /* Always called with the slab_mutex held */
3684 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
3685                             int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
3686 {
3687         struct array_cache __percpu *cpu_cache, *prev;
3688         int cpu;
3689
3690         cpu_cache = alloc_kmem_cache_cpus(cachep, limit, batchcount);
3691         if (!cpu_cache)
3692                 return -ENOMEM;
3693
3694         prev = cachep->cpu_cache;
3695         cachep->cpu_cache = cpu_cache;
3696         /*
3697          * Without a previous cpu_cache there's no need to synchronize remote
3698          * cpus, so skip the IPIs.
3699          */
3700         if (prev)
3701                 kick_all_cpus_sync();
3702
3703         check_irq_on();
3704         cachep->batchcount = batchcount;
3705         cachep->limit = limit;
3706         cachep->shared = shared;
3707
3708         if (!prev)
3709                 goto setup_node;
3710
3711         for_each_online_cpu(cpu) {
3712                 LIST_HEAD(list);
3713                 int node;
3714                 struct kmem_cache_node *n;
3715                 struct array_cache *ac = per_cpu_ptr(prev, cpu);
3716
3717                 node = cpu_to_mem(cpu);
3718                 n = get_node(cachep, node);
3719                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3720                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node, &list);
3721                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3722                 slabs_destroy(cachep, &list);
3723         }
3724         free_percpu(prev);
3725
3726 setup_node:
3727         return setup_kmem_cache_nodes(cachep, gfp);
3728 }
3729
3730 /* Called with slab_mutex held always */
3731 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3732 {
3733         int err;
3734         int limit = 0;
3735         int shared = 0;
3736         int batchcount = 0;
3737
3738         err = cache_random_seq_create(cachep, cachep->num, gfp);
3739         if (err)
3740                 goto end;
3741
3742         /*
3743          * The head array serves three purposes:
3744          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
3745          * - reduce the number of spinlock operations.
3746          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
3747          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
3748          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
3749          * Bonwick.
3750          */
3751         if (cachep->size > 131072)
3752                 limit = 1;
3753         else if (cachep->size > PAGE_SIZE)
3754                 limit = 8;
3755         else if (cachep->size > 1024)
3756                 limit = 24;
3757         else if (cachep->size > 256)
3758                 limit = 54;
3759         else
3760                 limit = 120;
3761
3762         /*
3763          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
3764          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
3765          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
3766          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
3767          * replaces Bonwick's magazine layer.
3768          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
3769          * to a larger limit. Thus disabled by default.
3770          */
3771         shared = 0;
3772         if (cachep->size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
3773                 shared = 8;
3774
3775 #if DEBUG
3776         /*
3777          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
3778          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
3779          */
3780         if (limit > 32)
3781                 limit = 32;
3782 #endif
3783         batchcount = (limit + 1) / 2;
3784         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, batchcount, shared, gfp);
3785 end:
3786         if (err)
3787                 pr_err("enable_cpucache failed for %s, error %d\n",
3788                        cachep->name, -err);
3789         return err;
3790 }
3791
3792 /*
3793  * Drain an array if it contains any elements taking the node lock only if
3794  * necessary. Note that the node listlock also protects the array_cache
3795  * if drain_array() is used on the shared array.
3796  */
3797 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_cache_node *n,
3798                          struct array_cache *ac, int node)
3799 {
3800         LIST_HEAD(list);
3801
3802         /* ac from n->shared can be freed if we don't hold the slab_mutex. */
3803         check_mutex_acquired();
3804
3805         if (!ac || !ac->avail)
3806                 return;
3807
3808         if (ac->touched) {
3809                 ac->touched = 0;
3810                 return;
3811         }
3812
3813         raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3814         drain_array_locked(cachep, ac, node, false, &list);
3815         raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3816
3817         slabs_destroy(cachep, &list);
3818 }
3819
3820 /**
3821  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
3822  * @w: work descriptor
3823  *
3824  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
3825  * Purpose:
3826  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
3827  * - return freeable pages to the main free memory pool.
3828  *
3829  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
3830  * again on the next iteration.
3831  */
3832 static void cache_reap(struct work_struct *w)
3833 {
3834         struct kmem_cache *searchp;
3835         struct kmem_cache_node *n;
3836         int node = numa_mem_id();
3837         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
3838
3839         if (!mutex_trylock(&slab_mutex))
3840                 /* Give up. Setup the next iteration. */
3841                 goto out;
3842
3843         list_for_each_entry(searchp, &slab_caches, list) {
3844                 check_irq_on();
3845
3846                 /*
3847                  * We only take the node lock if absolutely necessary and we
3848                  * have established with reasonable certainty that
3849                  * we can do some work if the lock was obtained.
3850                  */
3851                 n = get_node(searchp, node);
3852
3853                 reap_alien(searchp, n);
3854
3855                 drain_array(searchp, n, cpu_cache_get(searchp), node);
3856
3857                 /*
3858                  * These are racy checks but it does not matter
3859                  * if we skip one check or scan twice.
3860                  */
3861                 if (time_after(n->next_reap, jiffies))
3862                         goto next;
3863
3864                 n->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_NODE;
3865
3866                 drain_array(searchp, n, n->shared, node);
3867
3868                 if (n->free_touched)
3869                         n->free_touched = 0;
3870                 else {
3871                         int freed;
3872
3873                         freed = drain_freelist(searchp, n, (n->free_limit +
3874                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
3875                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
3876                 }
3877 next:
3878                 cond_resched();
3879         }
3880         check_irq_on();
3881         mutex_unlock(&slab_mutex);
3882         next_reap_node();
3883 out:
3884         /* Set up the next iteration */
3885         schedule_delayed_work_on(smp_processor_id(), work,
3886                                 round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_AC));
3887 }
3888
3889 void get_slabinfo(struct kmem_cache *cachep, struct slabinfo *sinfo)
3890 {
3891         unsigned long active_objs, num_objs, active_slabs;
3892         unsigned long total_slabs = 0, free_objs = 0, shared_avail = 0;
3893         unsigned long free_slabs = 0;
3894         int node;
3895         struct kmem_cache_node *n;
3896
3897         for_each_kmem_cache_node(cachep, node, n) {
3898                 check_irq_on();
3899                 raw_spin_lock_irq(&n->list_lock);
3900
3901                 total_slabs += n->total_slabs;
3902                 free_slabs += n->free_slabs;
3903                 free_objs += n->free_objects;
3904
3905                 if (n->shared)
3906                         shared_avail += n->shared->avail;
3907
3908                 raw_spin_unlock_irq(&n->list_lock);
3909         }
3910         num_objs = total_slabs * cachep->num;
3911         active_slabs = total_slabs - free_slabs;
3912         active_objs = num_objs - free_objs;
3913
3914         sinfo->active_objs = active_objs;
3915         sinfo->num_objs = num_objs;
3916         sinfo->active_slabs = active_slabs;
3917         sinfo->num_slabs = total_slabs;
3918         sinfo->shared_avail = shared_avail;
3919         sinfo->limit = cachep->limit;
3920         sinfo->batchcount = cachep->batchcount;
3921         sinfo->shared = cachep->shared;
3922         sinfo->objects_per_slab = cachep->num;
3923         sinfo->cache_order = cachep->gfporder;
3924 }
3925
3926 void slabinfo_show_stats(struct seq_file *m, struct kmem_cache *cachep)
3927 {
3928 #if STATS
3929         {                       /* node stats */
3930                 unsigned long high = cachep->high_mark;
3931                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
3932                 unsigned long grown = cachep->grown;
3933                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
3934                 unsigned long errors = cachep->errors;
3935                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
3936                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
3937                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
3938                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
3939
3940                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
3941                            allocs, high, grown,
3942                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
3943                            node_frees, overflows);
3944         }
3945         /* cpu stats */
3946         {
3947                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
3948                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
3949                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
3950                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
3951
3952                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
3953                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
3954         }
3955 #endif
3956 }
3957
3958 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
3959 /**
3960  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
3961  * @file: unused
3962  * @buffer: user buffer
3963  * @count: data length
3964  * @ppos: unused
3965  *
3966  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
3967  */
3968 ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
3969                        size_t count, loff_t *ppos)
3970 {
3971         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
3972         int limit, batchcount, shared, res;
3973         struct kmem_cache *cachep;
3974
3975         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
3976                 return -EINVAL;
3977         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
3978                 return -EFAULT;
3979         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
3980
3981         tmp = strchr(kbuf, ' ');
3982         if (!tmp)
3983                 return -EINVAL;
3984         *tmp = '\0';
3985         tmp++;
3986         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
3987                 return -EINVAL;
3988
3989         /* Find the cache in the chain of caches. */
3990         mutex_lock(&slab_mutex);
3991         res = -EINVAL;
3992         list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list) {
3993                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
3994                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
3995                                         batchcount > limit || shared < 0) {
3996                                 res = 0;
3997                         } else {
3998                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
3999                                                        batchcount, shared,
4000                                                        GFP_KERNEL);
4001                         }
4002                         break;
4003                 }
4004         }
4005         mutex_unlock(&slab_mutex);
4006         if (res >= 0)
4007                 res = count;
4008         return res;
4009 }
4010
4011 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
4012 /*
4013  * Rejects incorrectly sized objects and objects that are to be copied
4014  * to/from userspace but do not fall entirely within the containing slab
4015  * cache's usercopy region.
4016  *
4017  * Returns NULL if check passes, otherwise const char * to name of cache
4018  * to indicate an error.
4019  */
4020 void __check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
4021                          const struct slab *slab, bool to_user)
4022 {
4023         struct kmem_cache *cachep;
4024         unsigned int objnr;
4025         unsigned long offset;
4026
4027         ptr = kasan_reset_tag(ptr);
4028
4029         /* Find and validate object. */
4030         cachep = slab->slab_cache;
4031         objnr = obj_to_index(cachep, slab, (void *)ptr);
4032         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
4033
4034         /* Find offset within object. */
4035         if (is_kfence_address(ptr))
4036                 offset = ptr - kfence_object_start(ptr);
4037         else
4038                 offset = ptr - index_to_obj(cachep, slab, objnr) - obj_offset(cachep);
4039
4040         /* Allow address range falling entirely within usercopy region. */
4041         if (offset >= cachep->useroffset &&
4042             offset - cachep->useroffset <= cachep->usersize &&
4043             n <= cachep->useroffset - offset + cachep->usersize)
4044                 return;
4045
4046         usercopy_abort("SLAB object", cachep->name, to_user, offset, n);
4047 }
4048 #endif /* CONFIG_HARDENED_USERCOPY */